基于北斗/GPS双系统的路基边坡沉降监测技术与工程应用分析

一、背景与政策要求2025年以来，国家及地方层面密集出台了一批涉及边坡与路基沉降监测的标准规范。广东省《公路边坡监测技术指南（试行）》、河北省《公路基础设施结构智能监测技术规范》（DB13/T6090-2025）相继发布实施，全国团体标准《高速公路道桥隧不稳定斜坡智能监测预警技术规范》（T/CAIEC221-2026）正式施行，国家矿山安全监察局新修订的《煤矿安全规程》明确要求露天煤矿必须建立边坡监测预警系统。上述文件共同指向一个趋势：沉降监测正从人工定期测量向自动化实时感知全面转型。沉降是指地基土在附加应力作用下产生的竖向变形，对于高填方路基、软土路基、高边坡及矿山排土场等工程结构，沉降速率和累计沉降量是判断地基稳定性的核心指标。传统沉降观测手段以水准仪、全站仪为主，存在测量周期长、无法连续跟踪变形过程、受通视条件和天气影响大等固有局限。基于全球导航卫星系统（GNSS）的沉降监测技术，因具备全天候、自动化、无需通视等优势，正在成为替代传统手段的主流方案。二、监测原理与系统构成GNSS沉降监测的基本原理是在监测点布设GNSS接收机天线，持续接收北斗、GPS等卫星系统的载波相位观测值，通过静态相对定位或实时动态定位（RTK）技术解算监测点的三维坐标，进而获取点位在垂直方向上的时序变化量。鼎和创新DH-T210北斗沉降在线监测装置采用北斗三号与GPS双系统联合定位，可同时接收BDS（B1/B2）和GPS（L1/L2）信号。在多系统兼容层面，该装置支持接收GPS L1/L2/L5、GLONASS L1/L2、北斗B1/B2/B3以及伽利略卫星信号，通过增加可用卫星数量改善空间几何分布，在山区峡谷、高边坡底部等卫星信号易受遮挡的区域仍能维持固定解算状态。信号接收灵敏度≤-133dBm，天线轴比在仰角90°时≤2dB、仰角20°至90°范围内≤4dB，电压驻波比≤1.5（50Ω），天线波束覆盖方位角0°至360°、俯仰角5°至90°。在精度指标方面，该装置标称水平精度为±（2.5mm+0.5ppm），垂直精度为±（5mm+0.5ppm）。其中“0.5ppm”表示每公里基线长度增加0.5毫米的误差——以1公里监测距离计算，水平方向综合误差可控制在3毫米以内，垂直方向综合误差可控制在5.5毫米以内。这一精度水平可有效捕捉路基从初始沉降到加速变形各阶段的位移特征，为稳定性判断和预警阈值设定提供数据基础。三、工程应用场景分析该装置主要适用于以下四类工程场景。公路与铁路路基沉降监测。 高填方路基在自重和车辆荷载长期作用下会产生工后沉降，软土路基的沉降持续时间更长。监测断面沿路线纵向布设，重点关注桥头过渡段、填挖交界处及软基处理段。通过连续观测获取沉降速率和累计沉降量曲线，用于判断路基固结完成度和差异沉降发展趋势。高边坡与山体滑坡监测。 高边坡稳定性受降雨入渗、地下水位变化及风化作用影响显著，滑坡发生前通常有数天至数周的缓慢变形阶段。通过在边坡平台和坡脚布设GNSS监测点，持续记录位移数据，当沉降速率出现加速变化时，结合分级预警机制启动现场复核和应急响应。矿山排土场与采场边坡监测。 排土场由松散岩土堆积形成，其稳定性与基底条件、堆排高度和降雨密切相关。该装置满足国家矿山安全监察局的联网接入要求，监测数据可通过4G/5G或北斗短报文实时上传至上级监管平台。建筑基坑与地下工程施工。 深基坑开挖引起的坑底卸荷回弹和坑外土体沉降，可能影响周边建筑物和地下管线安全。在基坑周边布设监测点，可实时获取坑外地表沉降数据。四、数据管理与远程运维监测数据的完整性和连续性决定了分析结论的可靠性。该装置采用本地存储与云端同步的双备份架构，即使遭遇供电中断、通信故障或设备损坏，本地存储的数据可在网络恢复后自动补传，避免关键数据丢失。在供电方案方面，装置采用太阳能板（选配）配合蓄电池供电，可在持续无光照条件下维持15天正常运行。整机采用不锈钢机身与热镀锌支架，防护等级满足野外长期部署要求，工作温度覆盖-40℃至+70℃。在远程管理方面，装置支持远程参数配置、固件升级和数据召测，运维人员无需到达现场即可完成设备调试和数据调取。五、结语沉降观测的本质是通过对时间序列数据的持续采集和分析，判断工程结构是否处于稳定状态。相比传统人工测量，基于北斗/GPS双系统的自动化监测方案在连续性、精度和时效性方面均具备显著优势。鼎和创新DH-T210的技术参数和工程适配性已在公路、矿山、基坑等多类场景中得到验证。在政策规范和工程安全需求的双重驱动下，该项技术的规模化应用预计将持续推进。