表面位移法高边坡稳定性远程三维数字预警方法

摘要

本发明基于高边坡岩土物理力学参数、高边坡区域水文气象资料以及FLAC3D技术，建立施工区域高边坡稳定性三维数值模型；并基于VTK商业软件系统建立三维可视化安全预警平台。采集高边坡表面测点三维坐标实时监测数据，并将实时监测数据传输到用户计算机，经GPS解算软件solution解算处理后输入高边坡稳定性三维数值模型，该模型将得到的实测高边坡表面测点位移数据进行分析，与整体位移云图数据进行对比，给出高边坡的位移稳定性分级预警参数，并通过三维可视化安全预警平台进行展现和分级安全预警；所有预警信息通过与远程计算机连接的短信模块，以手机短信方式发送至相关人员的手机，完成高边坡稳定性远程三维数字安全预警。

权利要求

1.一种表面位移法高边坡稳定性远程三维数字预警方法，包括下述步骤：

（1）选择一高边坡作为被研究区域；查明其工程地质环境，收集该高边坡岩土体物理力学参数以及实施预警系统区域水文气象资料；

（2）远程监测和数据处理主机安装美国Ashtech阿什泰克GPS解算软件solution；远程监测和数据处理主机基于被研究区域的水文地质与工程地质条件、高边坡岩土体物理力

3D

学参数、高边坡区域水文气象资料以及连续介质快速拉格朗日分析程序FLAC 建立高边坡稳定性三维数值模型；高边坡稳定性三维数值模型给出整体位移云图数据；

（3）远程监测和数据处理主机基于VTK(Visualization Toolkit)商业软件系统建立三维可视化安全预警平台；

（4）在高边坡以外适当位置作为GPS基准点，在该点设置基准点GPS接收仪，高边坡表面安装若干个高边坡表面GPS接收仪，完成GPS定位系统布设，采集高边坡表面测点三维坐标位移实时监测数据并传输到远程监测和数据处理主机，经GPS解算软件solution解算处理后加载至高边坡稳定性三维数值模型；

（5）高边坡稳定性三维数值模型利用得到的最初数组位移数据完成自我参数修正并给出各参数模型阈值，之后，高边坡稳定性三维数值模型将得到后续位移实时监测数据进行分析，与整体位移云图数据进行对比，给出高边坡的位移稳定性分级预警参数，并通过三维可视化安全预警平台进行展现和分级安全预警；所有预警信息通过与远程监测和数据处理主机连接的短信模块，以手机短信方式发送至相关人员的手机，从而完成高边坡稳定性远程三维数字安全预警。

说明书

表面位移法高边坡稳定性远程三维数字预警方法

技术领域

[0001] 本发明属于公路、铁路、水利水电等相关高边坡地质灾害工程领域，用于高边坡稳定性的安全预警；具体涉及一种表面位移法高边坡稳定性远程三维数字预警方法，本发明还涉及及一种表面位移法高边坡稳定性远程三维数字安全预警系统。

背景技术

[0002] 随着我国经济建设的快速发展，高等级公路、山区铁路、大中型水电站和各种边（岸）坡工程等也在迅速建设，但滑坡等地质灾害频发，高边坡稳定性越来越引起人们的关注，因此开发高边坡稳定性远程三维数字预警具有十分重要的实际意义。

[0003] 国内外在高边坡稳定性领域远程三维数字预警研究方面尚少，根据国内文献，我国极少数公路、矿产、海底隧道、铁路工程中已有构建数据库、隧道施工多元信息预警与安全管理，但尚未见集高边坡稳定性三维数值模型与三维可视化安全预警平台于一体的表面位移法高边坡稳定性远程三维数字预警方面的文献报道。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题在于提供一种表面位移法高边坡稳定性远程三维数字预警方法，本发明要解决的另一技术问题在于提供一种表面位移法高边坡稳定性远程三维数字安全预警系统；使用发明提供的方法与系统，能够实时连续监测高边坡表面测点三维坐标变化情况，并将实测数据实时连续传输到远程监测和数据处理主机，根据高边坡表面逐级位移数据，完成对高边坡稳定性分级预警。

[0005] 本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种表面位移法高边坡稳定性远程三维数字预警方法，包括下述步骤：

[0006] （1）选择一高边坡作为被研究区域；查明其水文地质与工程地质条件，收集该高边坡岩土物理力学参数以及实施预警区域水文气象资料；

[0007] （2）远程监测和数据处理主机安装美国Ashtech阿什泰克GPS解算软件solution；远程监测和数据处理主机基于被研究区域的水文地质与工程地质条件、高边坡岩土体物理
3D
力学参数、高边坡区域水文气象资料以及连续介质快速拉格朗日分析程序FLAC 建立高边坡稳定性三维数值模型；高边坡稳定性三维数值模型给出整体位移云图数据；

[0008] （3）远程监测和数据处理主机基于VTK(Visualization Toolkit)商业软件系统建立三维可视化安全预警平台；

[0009] （4）在高边坡以外适当位置作为GPS基准点，在该点设置基准点GPS接收仪，高边坡表面安装若干个高边坡表面GPS接收仪，完成GPS定位系统布设，采集高边坡表面测点三维坐标位移实时监测数据并传输到远程监测和数据处理主机，经GPS解算软件solution解算处理后加载至高边坡稳定性三维数值模型；

[0010] （5）高边坡稳定性三维数值模型利用得到的最初数组位移数据完成自我参数修正并给出各参数模型阈值，之后，高边坡稳定性三维数值模型将得到后续位移实时监测数据进行分析，与整体位移云图数据进行对比，给出高边坡的位移稳定性分级预警参数，并通过三维可视化安全预警平台进行展现和分级安全预警；所有预警信息通过与远程监测和数据处理主机连接的短信模块，以手机短信方式发送至相关人员的手机，从而完成高边坡稳定性远程三维数字安全预警。

[0011] 本发明解决上述另一技术问题所采取的技术方案是：一种表面位移法高边坡稳定性远程三维数字安全预警系统，包括GPS定位系统；其特征在于：还包括依次连接的自动化数据采集仪、GPRS静态数据采集仪、通信发射基站、商用卫星、通信接收基站、互联网及远程计算机；自动化数据采集仪输入端有线连接GPS定位系统、输出端无线连接GPRS静态数据采集仪，GPRS静态数据采集仪、通信发射基站、商用卫星、通信接收基站、互联网之间依次无线信号通讯连接，互联网与远程计算机连接，远程计算机连接有F2003GSMDTU短信模块，F2003GSMDTU短信模块与数个手机无线信号通讯连接。

[0012] GPS定位系统包括多个高边坡表面GPS接收仪与基准点GPS接收仪，应用时，依据高边坡表面地貌形态、高边坡稳定性三维数值模型给出的位移特征参数，确定高边坡表面GPS接收仪的布设数量以及在高边坡表面的布设位置。

[0013] 本发明提供了一种基于GPS定位系统的表面位移法高边坡位移稳定性远程三维数字安全预警技术，应用本发明能使相关人员根据预警信息及时采取预防措施，同时提高了处于高边坡附近人员安全性。

附图说明

[0014] 图1是高边坡表面GPS接收仪布置纵断面图，

[0015] 图2是高边坡表面GPS接收仪、基准点GPS接收仪以及自动化数据采集仪与GPRS静态数据采集仪平面布置图，

[0016] 图3是本发明的结构关系与数据采集传输示意图示意图。

[0017] 图中：1—高边坡表面GPS接收仪，2—自动化数据采集仪，3—GPRS静态数据采集仪，4—基准点GPS接收仪，5—滑坡体，6—高边坡表面，7—滑动面，8—商用卫星，9—通信发射基站，10—互联网，11—远程计算机，12—F2003GSMDTU短信模块，13—手机，14—通信接收基站。

具体实施方式

[0018] 系统实施例 如图1、图2与图3所示：一种表面位移法高边坡稳定性远程三维数字安全预警系统，包括基准点GPS接收仪4，三个高边坡表面GPS接收仪1，基准点GPS接收仪4与三个高边坡表面GPS接收仪1依次有线连接组成GPS定位系统；还包括依次连接的自动化数据采集仪2、GPRS静态数据采集仪3、通信发射基站9、商用卫星8、通信接收基站14、互联网10及远程计算机11；自动化数据采集仪2输入端有线连接高边坡表面GPS接收仪1，自动化数据采集仪2输出端无线连接GPRS静态数据采集仪3，GPRS静态数据采集仪
3、通信发射基站14、商用卫星8、通信接收基站14、互联网10之间依次无线信号通讯连接，互联网10与远程计算机连接；计算机11连接有F2003GSMDTU短信模块12，F2003GSMDTU短信模块12与数个手机13无线信号通讯连接。高边坡表面GPS接收仪与基准点GPS接收仪
4是同型号的高精度双频GPS。

[0019] 图1示出高边坡表面GPS接收仪1布设情况；在高边坡表面6设置多个GPS接收仪1，高边坡包括滑坡体5和滑动面7。

[0020] 远程计算机11安装有美国Ashtech阿什泰克GPS解算软件solution、建立有高边坡稳定性三维数值模型以及三维可视化安全预警平台。高边坡稳定性三维数值模型的建立是基于高边坡区域岩土体物理力学参数以及连续介质快速拉格朗日分析程序3D
FLAC ；高边坡稳定性三维数值模型得出整体位移云图数据；三维可视化安全预警平台基于VTK(Visualization Toolkit)商业软件系统。

[0021] 方法实施例

[0022] （1）选择一高边坡作为表面位移法高边坡稳定性远程三维数字预警系统实施的对象；查明其水文地质与工程地质条件，收集该高边坡岩土物理力学参数以及实施预警系统区域水文气象资料；

[0023] （2）在远程计算机安装美国Ashtech阿什泰克GPS解算软件solution，基于步骤（1）所得水文地质与工程地质条件、物理力学参数和水文气象资料，建立预警系统实施对象区域高边坡稳定性三维数值模型，三维可视化安全预警平台。高边坡稳定性三维数值模型3D
的建立是基于 FLAC 软件以及高边坡岩土物理力学参数，高边坡稳定性三维数值模型给出整体位移云图数据；三维可视化安全预警平台基于VTK(Visualization Toolkit)商业软件系统。

[0024] （3）在高边坡以外适当位置布设高精度双频GPS接收仪作为基准点，并在高边坡表面安装若干同型号GPS接收仪，完成GPS定位系统布设，采集高边坡表面测点三维坐标实时监测数据，并将实时监测数据通过自动化数据采集仪2发送至GPRS静态数据采集仪2，再通过GPRS静态数据采集仪3附近通信发射基站9发至商用卫星8，之后传输到其他通信接收基站14，并进入互联网10传输到用户远程计算机11，经GPS解算软件solution解算处理后输入高边坡稳定性三维数值模型；

[0025] （4）高边坡稳定性三维数值模型利用得到的最初数组位移数据完成自我参数修正并给出各参数模型阈值，之后，高边坡稳定性三维数值模型将得到后续位移实时监测数据进行分析，与整体位移云图数据进行对比，给出高边坡的位移稳定性分级预警参数，并通过三维可视化安全预警平台进行展现和分级安全预警；所有预警信息通过与远程监测和数据处理主机连接的短信模块，以手机短信方式发送至相关人员的手机，从而完成高边坡稳定性远程三维数字安全预警。