基于北斗gps技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

基于北斗gps技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

一、建設(shè)統(tǒng)一的監(jiān)測系統(tǒng)中國的地質(zhì)和地理環(huán)境復(fù)雜，天氣條件高差很大。這是世界上最嚴重的自然災(zāi)害之一。我國地質(zhì)災(zāi)害主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、沉降、地裂縫等,具有分布廣泛、活動頻繁、危害嚴重的特點。據(jù)國土資源部統(tǒng)計,崩塌、滑坡和泥石流的分布范圍占國土陸地面積的44.8%,地質(zhì)災(zāi)害對我國人民生命財產(chǎn)及國民經(jīng)濟造成了極大的威脅。衛(wèi)星空間定位技術(shù)因其全天候、自動化、精度高等特點日益成為地殼形變、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域的主要監(jiān)測手段。隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建成,以及基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的建立,可在危險區(qū)域范圍內(nèi)逐步建立起基于北斗/GPS技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),并將地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警模型與GIS平臺相結(jié)合,實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害信息的采集、傳輸、管理、分析、預(yù)報、決策、發(fā)布的一體化。系統(tǒng)建成后能有效提高地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警預(yù)報能力,為防災(zāi)減災(zāi)提供實時信息服務(wù),為職能部門提供決策支持和信息發(fā)布服務(wù)。二、針對北斗和gps系統(tǒng)的災(zāi)難探測系統(tǒng)的設(shè)計1.bulas/gps可擴充精度好北斗/GPS雙系統(tǒng)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)采集終端采用中海達VNet8專業(yè)型參考站接收機,它是中海達新產(chǎn)品VNet系列測量系統(tǒng)的一部分,也是專門針對參考站應(yīng)用而設(shè)計的專業(yè)型參考站接收機。它基于192通道Nebulas芯片,支持北斗B1/B2+GPSL1/L2,是目前市場支持高精度北斗的雙星監(jiān)測專用接收機,可以通過RS232接口或網(wǎng)線接口進行實時數(shù)據(jù)傳輸,同時借助于高性能的內(nèi)置處理器,可以實現(xiàn)高達20Hz的數(shù)據(jù)采樣率。VNet8專業(yè)型參考站接收機是為我國北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)量身制作,同時也支持所有GNSS信號接收,包括GPS和GLONASS衛(wèi)星信號,目前尚在部署中的GPSL2C信號,以及未來的GPSL5和歐洲伽利略系統(tǒng)的信號。VNet8專業(yè)型參考站接收機配備有高達192個并行接收通道,可以最大限度地跟蹤和觀測所有可見GNSS衛(wèi)星信號,從而提高測量精度和實時RTK測量的性能。2.多層次預(yù)警,預(yù)警系統(tǒng)報警能力檢測方案北斗/GPS基站解算主要負責(zé)對采集數(shù)據(jù)進行分析,存儲到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,以及將初步的分析結(jié)果通過Web瀏覽器顯示給相關(guān)人員。對于初步分析出的需要報警的數(shù)據(jù),預(yù)警系統(tǒng)在進行多渠道預(yù)警的同時,將數(shù)據(jù)與后端預(yù)警平臺進行交互,并由預(yù)警系統(tǒng)進行報警。因此監(jiān)測基站解算不僅承擔(dān)著龐大的數(shù)據(jù)存儲任務(wù),還承擔(dān)著各種復(fù)雜的分析解算任務(wù)。3.預(yù)警信息框架北斗/GPS雙系統(tǒng)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)由3部分組成:地質(zhì)災(zāi)害實時在線監(jiān)測與預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)、災(zāi)情信息采集和應(yīng)急指揮通信服務(wù)系統(tǒng)、地質(zhì)災(zāi)害信息綜合管理服務(wù)系統(tǒng)(預(yù)留對上級指揮決策系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口)。北斗/GPS雙系統(tǒng)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)整體框架如圖1所示。1)災(zāi)害實時在線監(jiān)測預(yù)警:以GNSS監(jiān)測手段為主獲取災(zāi)害隱患點的水情、氣象、形變等監(jiān)測數(shù)據(jù)信息,并對數(shù)據(jù)進行處理、分析,必要時進行預(yù)警信息的分級發(fā)布。2)災(zāi)情信息采集和應(yīng)急指揮通信:以GNSS手持終端為主進行災(zāi)害現(xiàn)場和救援情況的信息采集,通過GNSS車載終端等通信平臺,為災(zāi)情評估、救援處置和應(yīng)急指揮提供災(zāi)情等基礎(chǔ)信息服務(wù)。3)地質(zhì)災(zāi)害信息綜合管理:建立對各災(zāi)害隱患點的監(jiān)測預(yù)警信息和災(zāi)害事故點的災(zāi)情信息的大型數(shù)據(jù)綜合管理平臺,并預(yù)留對應(yīng)急指揮決策系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口,保留為上級指揮決策部門提供信息參考服務(wù)的能力,必要時可提供各地質(zhì)災(zāi)害隱患點的水情、氣象、形變等歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)和地質(zhì)災(zāi)害事故點的位置、聲音、圖象、視頻等災(zāi)情信息,為指揮決策部門提供信息參考。三、解算過程及結(jié)果洛陽欒川鉬業(yè)集團選礦三公司楊樹洼尾礦庫在線安全監(jiān)測項目采用了此系統(tǒng),應(yīng)用效果很好。楊樹洼尾礦庫位于欒川縣西北約21km,屬于山谷型尾礦庫,壩底高程1073m,壩頂高程1116.5m,目前共建有干灘站點6個、庫水位站點1個、浸潤線站點27個、內(nèi)部位移站點4個、GPS站點11個。本系統(tǒng)首先通過災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)采集終端和解算預(yù)警終端解決現(xiàn)場無人值守預(yù)警系統(tǒng)的基本保障問題;其次通過將監(jiān)測現(xiàn)場監(jiān)測點的數(shù)據(jù)實時傳輸至基準點北斗/GPS解算預(yù)警終端進行數(shù)據(jù)解算及分析,實現(xiàn)對現(xiàn)場監(jiān)測實時分析預(yù)警;同時將超過預(yù)警值的情況通過多種遠程通信手段傳回遠程監(jiān)控中心,從而為管理決策提供可靠的數(shù)據(jù)支持;最終通過決策支持系統(tǒng)對相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析,判定其是否達到了危險變形,并作出相關(guān)的決策。解算效果如圖2所示,點位變形監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線如圖3所示。本系統(tǒng)在楊樹洼尾礦庫已正常運行3年多,通過數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析,同時根據(jù)系統(tǒng)運行結(jié)果的展示,很好地實現(xiàn)了監(jiān)測預(yù)警功能,說明北斗/GPS雙系統(tǒng)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)能很好地實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測。四、實施了健康監(jiān)測系統(tǒng),進一步提高了監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測水平基于北斗/GPS雙系統(tǒng)的災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的監(jiān)測方式具備多方面的特點:監(jiān)測指標全面、絕對位置真實、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、技術(shù)指標優(yōu)越、預(yù)警預(yù)報及時、數(shù)據(jù)采集連續(xù)、