毫米级位移监测！长安大学研究团队再次成功预警突发性黄土滑坡

2020年12月23日，党川5号北斗滑坡HF09监测点变形速率达到5.3mm/d，触发黄色预警。

 

2021年1月23日，变形速率达到25.96mm/d，触发橙色预警。

 

2021年1月27日14点47分，变形速率达到68.72mm/d，触发红色预警。6小时后的20时53分，党川5号滑坡区域附近，北斗监测点HF09三维方向累计位移达到1457.05mm，变形速率72.93mm/d，系统发出滑坡即将失稳的紧急红色告警。

 

图源丨长安大学

7分钟后，近10万方的黄土发生滑坡，由于当地干部收到红色预警信息后及时组织群众避险，当地群众已经避险，未造成人员伤亡。

 

由于农业灌溉等原因，甘肃黑方台地区频繁发生滑坡灾害。由于地质灾害有极大的概率造成巨大的人员伤亡和财产损失，因此对地质灾害进行预报预警至关重要。而本次黑方台党川5号滑坡可以提前6小时精准预警，则得益于长安大学研究团队的云平台低成本高精度北斗/GNSS监测系统。

 

图源丨长安大学

早在2018年10月，张勤教授和黄观文教授研究团队就在黑方台地质灾害隐患点布设了北斗高精度监测设备，该设备能实时捕捉到毫米级的滑坡位移变化。此外，2020年7月北斗三号全球卫星导航系统的组网成功，让监测设备的精度得到了进一步的提高。通过对高精度的滑坡位移监测序列进行分析，可以得到滑坡的运动状态，进而分析出滑坡所处的变形阶段，从而发出准确预警。

 

据了解，长安大学张勤教授团队长期扎根西部，紧跟国家北斗应用需求，并结合北斗卫星导航系统的全球服务能力和基于虚拟化、分布式技术的云计算，设计出了一款低成本高效率的北斗云滑坡实时监测解决方案：

• 将终端接收机从专业测量型设备设计定位为仅接收原始数据的传感器，实现成本大幅降低；
• 通过地面网络将传感器数据实时传输至北斗云，实现云存储；
• 在云服务器上，通过多线程并行算法同时进行北斗实时快速定位和事后精密定位，实现云计通过高效数据库技术，利用Web端平台进行监测信息发布，实现云发布。

 

这个基于云平台的低成本高精度北斗/GNSS监测系统，目前已成功预警了3起黄土滑坡。

 

总体来看，这个监测系统在短基线情形下，北斗实时监测精度E方向（东方向）优于2mm，N方向（北方向）优于2mm，Ｕ方向（高程方向）优于3mm，完全能够满足滑坡高精度实时监测需求。此外，针对设备贵、不易大面积推广等难题，研究团队研发了具有云存储功能的GNSS多模接收机，相较于传统接收机在体积上缩小了约75％，在去冗余功能的同时实现了性能稳定和可扩展等特点，成本也降至传统售价的10％。

 

图源丨中国日报

与此同时，考虑到许多地形复杂，许多需要监测的地方人员难以到达，新型的监测接收机还可以用无人机进行精准抛投。另外这些监测接收机均采用太阳能供电，可保证环境恶劣地区的持续供电，且具有自主恢复的能力，无需人工干预。

 

据介绍，该系统从硬件端低成本北斗接收机的设计，到服务端高精度北斗定位解算及预警平台的搭建均由该团队研发，已经形成了一整套完备成熟的解决方案。该监测预警系统是长安大学承担的国家自然基金重点项目“基于空天地技术的滑坡识别与智能监测预警”、国家重点研发计划项目“特大滑坡实时监测预警与技术装备研发”等国家重大项目的系列研究成果。

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