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摘要：把GIS用在邊坡變形監測中的最大優點是，借助可視化的技術，從視覺角度出發來探索被監測對象的變形，以及實時的改變影響邊坡變形的值，對邊坡的穩定性進行快速和全面的分析，從而采取有效而又經濟的邊坡加固措施。...

GIS在邊坡監測與預防中的應用

朱鵬普

(西南交通大學土木工程學院，四川成都610031)

    隨著中國經濟的發展，越來越多的高速鐵路和公路在高山、丘陵地帶通過，必然會有越來越多的人為或自然的邊坡產生，高中低邊坡均有；同時也會伴隨著產生許多不穩定的邊坡，如何及時有效地對這些不穩定的邊坡進行預防和治理，是工程治理前后都必須面對的問題。

    以前的預防與監測，都是通過人工作業，在一定的時間到現場進行觀測，得出相關的數據，來判斷這些邊坡是否穩定。這種方法費時費力，還不能及時進行預防和治理，其結果往往是亡羊補牢，不但加大開支，還影響施工和運營。那么有沒有一種方法，可以及時有效地對這些不穩定的邊坡進行預防和監測呢?目前比較有效的方法就是利用GIS(地理信息系統)。這種方法可以有效地對邊坡進行監測和預防。

1.GIS邊坡監測的具體步驟

    (1)確定要監測的邊坡，對邊坡進行仔細的測量和調查，得出相關的工程地質和三維坐標等一系列的資料。

    (2)利用GIS強大的三維功能，在計算機中建立該邊坡三維模型。三維模型要基于實際測量的結果確定。

    (3)在邊坡關鍵位置，布設信號傳感器，并和計算機無線連接，在三維模型中確定其具體的位置。

    (4)所有的工作完成后，就可以進行遠距離監測。還可以進行多個邊坡同時監測。這種方法不但省時省力，最主要是可以及時的提供邊坡的現狀，快速的反應在GIS中，以便進行相關的預防和治理。

2.工程實例概況

    京珠高速公路是我國高速公路主干線之一，其中粵境北段位于廣東北端，北接湖南耒(陽)宜(章)段，南接粵境南段，途經樂昌、乳源、曲江和韶關，路段全長l09.93 km。途中邊坡地段較多(圖1)，邊坡中的問題也林林種種，同時還要時刻關注其發展的事態，這就需要一種方法或工具來預報及處理。在邊坡變形觀測中，最重要的數據就是空間數據(點位的坐標和位移量)、外界條件和時間信息。傳統的做法就是把處理后的數據以報表的形式輸出，當數據增多時，就可以根據前后的位移變化等得到時間與各參數的曲線，然后根據曲線得出邊坡的穩定性。這種方法對于數據比較少的情況適用，當數據多時，處理這種事情就需要很多的時間和精力，而且也不直觀。GIS技術的發明，為這種情況提供了很好的解決方法。

 

3.主要研究方法

    (1)將某個工點的地形圖用掃描儀輸入，作為基圖，將其設為底層。在工點外設置控制點；在工點內設置一定數量的變形觀測點。在相隔一定時段進行變形觀測，通過前后兩次或數次的數據變化，得出該工點是否存在位移。并建立相關的數據庫。這種觀測僅限于對表面位移的變形觀測。根據不同的規范，邊坡高度超過某一高度后，在邊坡上設置深井觀測點。觀測點的數量根據不同的條件而變化。觀測方法與二維相同，只是由二維變為三維。這種觀測可以得到三維的變形情況。數據得出后，根據不同的需要，進行邊坡變形分析，從而得出邊坡的變形位移量、邊坡維護工程措施的情況，然后作相關的處理。

    (2)邊坡數據庫的建立。由于關系數據庫具有簡單的表結構管理，完備的二元理論支持及完善的 SQL語言支持。所以對邊坡的圖形和屬性數據，也可以采用數據庫以建立關系表的方法來管理。對于邊坡的圖形數據，分面和體兩種來管理。面表主要是用來存儲各個層面的圖形數據，體表是從總體上對邊坡的圖形數據進行管理。

    邊坡的屬性數據非常多，它是對邊坡穩定性分析的重要依據。根據影響邊坡的穩定性，邊坡的屬性數據可分為內部和外部屬性數據。其中內部屬性數據主要是指地質數據，包括：巖體結構面的成因類型及特征、巖性、地下水；外部屬性數據指的是影響邊坡穩定性的外界條件因素，包括：氣溫、降雨量、植被、各種震動、人工加固邊坡而帶來的各種負荷。以上數據都可以建立相應的關系表來存儲。

    (3)三維模型的建立。利用測量和調查得到的資料，建立三維空間位置模型。模型的建立，要基于該邊坡真實的情況，如：三維空間坐標的確立、標高及等高線等，要嚴格根據測量的結果，同GPS得到的坐標相一致；否則會產生誤差，影響邊坡監測的結果。

    (4)確定監測點。監測點的位置，要放在最能反映邊坡動態的位置；如果對滑坡的監測，需在滑坡體和基底同時設立，以便建立相應的位移關系。

    (5)將監測點的位置放在三維模型中，就可以進行遠距離及時的監測了；同時要特別注意的是，監測點在三維坐標中的位置，一定要和實際的相一致，否則誤差就會嚴重影響監測的結果。

    (6)該系統不但能得到位移關系，同時還能有效的對邊坡的各種物理參數進行監測，從而對今后的工作提供有效的參考資料。

4.總  結

    把GIS用在邊坡變形監測中的最大優點是借助可視化的技術，從視覺角度出發來探索被監測對象的變形，以及實時的改變影響邊坡變形的值，對邊坡的穩定性進行快速和全面的分析，從而采取有效而又經濟的邊坡加固措施。

參考文獻:

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[5]張成才．GIS空間分析理論與方法[M]．武漢：武漢大學出版社．2004．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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