崩塌滑坡整体变形监测分析与预报模式的研究

The information of deformation body what is collected by single-point monitoring method is limited:it is easy to lose the other key deformation parts and the points are oft damaged. This caused discontinuity in time and incomplete in space of monitoring series. Also, these defects hindered the intergation of deformation data with other related geological,geo-mechanical and environmental data, hindered the comprehensive analysis of all internal and external information of landslides and hindered the correct deformation prediction. Aiming at these problems, we put forward the new intergrated deformation monitoring, analysis and prediction model which combines surface monitoring technology with other monitoring data(geology,geo-mechanics,rainfall,water level etc.).Lianziya rockfalls in Three Gorges in Yangzi river was choiced as the monitoring object, based on monitoring data by terrestrial Laser Scanning,digital closed-range photogrametry and ground-based SAR Interferometry and its fusion, we will establish theorey and method of intergrated deformation monitoring, anlysis and predition model for rockfalls and landslides. That are: study on surface measuring technology and its intergration method; study on deformation mechanism and prediction model based on combination of whole surface monitoring data and geological, environmental data and study on establishment of 3D dynamic visualization method for deformation process. The results can provide a new thinking and a new method for landslide's monitoring and prediction and serve the prevention and mitigation of disaster.

单点式地表地下变形监测技术的监测点数量有限，易遗漏变形体其它关键部位、监测点易被破坏，导致了变形监测信息的时间不连续和空间不完整，直接限制了变形监测资料与其它地质、力学、环境信息的融合，阻碍了对变形与内外部因素之间关系的全面分析以及变形发展的准确预报。针对这些问题，提出采用面式地表监测技术及其与其它监测资料相结合的分析预报模式-整体变形监测分析与预报模式。课题以长江三峡链子崖上段为主要监测对象，以地面三维激光扫描技术、数字近景摄影测量技术和地面微波干涉测量技术等面式数据采集及其处理结果为重要基础，研究崩塌滑坡整体变形监测、分析预报和可视表达的理论与方法，即：研究崩塌滑坡的面式测量技术及其融合方法；研究整体地表监测数据与地质、力学、环境数据相结合的变形机理分析与预报模型方法以及研究滑坡体变形的三维动态可视化表达方法。研究成果可为滑坡监测预报理论提供有意义的新思路和新方法，同时服务于防灾减灾。

崩塌滑坡是严重影响人民生命财产和经济建设的重大自然灾害，对其进行有效的监测和科学预报意义重大。特别是将现有的“点式”监测预报模式变成点、面结合的整体监测预报模式更有利于准确掌握变形状态和规律。为此，项目重点就以地面三维激光扫描技术（TLS）和地面雷达干涉测量技术（GB-SAR）等新型面式监测模式特点与应用开展了相关的研究，取得的主要成果如下：.1、.提出了新的GB-SAR的气象改正方法，有效提高了GB-SAR的实际测量精度.通过理论研究和在链子崖危岩体、云南高边坡、隔河岩大坝等多个崩塌滑坡体上试验，建立了基于环境因素的微波气象改正模型，提出了一种利用永久散射气象改正网的全场景气象改正方法。结果表明，这些方法可有效削弱气象影响，提高测量精度，能准确探测出高危边坡中的不稳定区域。.2、.提出了TLS基于点云间最短距离 “平均中位值”获取整体变形量的方法.研究了点云在变形监测中的特点，提出了采用区域分割和格网划分的方法获取同名变形监测点。通过坐标变换、最短距离中位值取平均方法，有效消除系统误差，减弱偶然误差。在南水北调坡渠和大型桥梁监测中验证了其有效性。.3、.提出了TLS振动测量的方法和GB-SAR振动测量误差改进.根据TLS的高精度、高速度和高密度的特点，提出采用TLS对结构物进行高频振动测量的数据处理方法，实现了对线状结构体整体测量。提出了梯度加权代数拟合近似方法确定初值和最小二乘迭代精确值来去除GB-SAR测量值中的静杂波的流程。.4、.提出了多尺度变形监测融合模式.由于点式测量与面式测量在数据获取、数据处理、测量模式、测量范围和测量精度的不同，提出了多尺度进行联合变形监测优势互补的思路。形成了基于全站仪、TLS和GB-SAR联合测量大型桥梁和滑坡体变形的策略、数据处理流程。.5、.首次建立了链子崖三维地质可视化.利用链子崖已有的数字化地形图、地质图，结合TLS扫描数据和数码像片数据，基于GIS技术和计算机技术，建立了链子崖可视化的三维地质模型，实现了裂缝、地层、平洞等的可视化以及任意方位的剖面切割和几何量测。.6、.研究了基于监测序列的变形特征提取与极限学习机预报模型.利用长期变形监测数据，研究了不同信号、噪声模型及其分离方法并提取其变形特征。三峡滑坡的长期监测数据采用极限学习机神经网络建立预报模型，效果良好。