公路地质灾害监测解决方案背景根据历年地质害调查评价结果，我国的西南陆地面积属地质灾害易发区，其中地质灾害高、中易发区占比达百分之四十二，在这
些地区开展公路建设，存在很高的风险，一旦产生公路地质灾害，会严重影响工程安全，对周边环境乃至人民生命财产安全，带来恶劣的社会隐患。
提前感知与防范，是防治公路地质灾害的最有效手段。边坡的失稳破坏，往往需要经历蠕变、匀速运动、加速运动至破坏的发展过程，在这个过程中
，位移变形是其最明显的特征，只要获取到公路边坡的位移变形信息，就可以采取措施有效地避免边坡失稳的发生。传统的高速公路边坡变形的获取
主要依靠全站仪、测斜仪等人工定期监测手段，但是在复杂特殊条件下，这些方法存在明显的不足，其主要缺点是要求相关工作人员必须到达现场才
能进行观测，往往会存在监测频率低、工作效率低、无法有效预警的缺点。GNSS全称是全球导航卫星系统，是泛指所有的卫星导航系统，主要包
含美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统。其通过卫星信号进行定位，并结合物联网技术，将
定位数据通过无线网络发回云平台，采用自动化平台自动实现对监测数据的自动采集、成图与预警，实现全过程的自动化与智能化，大大提高了监测
的时性与预警的准确性。GNSS定位原理与监测系统设计１GNSS定位原理GNSS系统定位的基本原理是利用测距交会确定点位。当GNSS
接收机接收到卫星信号时，卫星坐标与信号传播时间为已知量，通过信号传播时间可求出卫星与GNSS接收机的距离。因此，在三维空间中，GN
SS接收机的可能位置构成一个球面。当测到两颗卫星的距离时，接收机的可能位置被确定于两个球面相交构成的圆上；当得到第三颗卫星的距离后
，球面与圆相交得到两个可能的点；第四颗卫星用于确定接收机的准确位置。因此，如果接收机能够得到四颗GPS卫星的信号，就可以进行定位；
当接收到信号的卫星数目＞４时，可以优选四颗卫星计算位置。受到卫星轨道误差、电离层延迟、大气折射效应等影响，仅使用单点定位时，定位精
度为数米级，无法满足地质灾害监测需求。为提高定位精度，地质灾害监测中一般采用静态解算的方法，其基本原理为在监测站附近稳定区域安装设
备作为基准站，基准站与监测站的数据同时传回解算平台，进行长时间的静态解算，可得到毫米级别的位移信息。2监测系统的设计采用全自动的监
测方法进行监测，使用太阳能对现场设备进行供电，通过无线网络的方式，将所有接收机数据传输至服务器进行解算，解算后传输至自动化监测预警
平台进行预警与展示，最终实现对整个边坡的实时监测与自动预警。（1）数据采集子系统：由GNSS接收机及天线组成，可以有效提供监测精度
及可靠性；（2）数据传输通讯子系统：根据现场情况，可以选择LoRa、4G及北斗短报文等通讯方式进行数据传输；（3）数据处理分析子系
统：采用专用CDM解算软件进行自动化数据处理、分析；（4）辅助支持子系统：系统具备完善的防雷系统（包括电力线路防雷和直接雷防护）和
稳定的供电系统（太阳能供电和市电配合使用）。采用一台GNSS接收机作为基准站，多台GNSS接收机作移动站。基站接收差分数据之后可以
通过有线（串口）或者无线（电台或者外网服务器）的方式传输数据。通过串口传输数据需要架设GNSS天线线缆，考虑到现场环境以及基站和移
动站的距离。推荐采用无线传输数据的方式，推荐采用外网服务器的方法。以外网服务器作为数据传输方式的情况下，TCP/IP协议的服务器，
需要开设多个端口（即每一台GNSS接收机需要开设一个端口）。NTRIP协议的服务器，可以只开设一个端口（登录账号和密码不重复即可）
。基本系统架构如下图所示：产品推荐A300是上海司南卫星导航技术股份有限公司针对地质灾害监测行业应用自主研发的新一代普适型GNSS
接收机。接收机采用低功耗设计，可根据内置的MEMS传感器和监测点位置变化来自动切换工作模式，进一步降低监测站系统的功耗。A300拥
有丰富的无线通讯方式，可搭配导航云平台实现对设备的远程监控和管理，进而降低整个监测系统的建设和运营成本。高度集成的一体式设计，安装
方便，同时支持IP68防水防尘，可适应各种严苛的野外环境。CDMonitor是由上海司南卫星导航技术有限公司基于GNSS全球卫星定
位系统并利用现代通讯技术进行的实时与准时GNSS原始数据分析、处理、独立环网平差及数据管理等功能研发的系统软件。由CDMonito
r为核心构成的变形监测网络中的每个GNSS接收机只需要输出GNSS的原始数据和星历，原始数据包含了GNSS解算所有必要的伪距和载波
相位数据等，星历指GNSS卫星发播的广播星历。数据通过广域网、局域网络、串口、无线设备等传到控制中心，控制中心的CDMonitor
软件根据每台GNSS接收机对应的IP地址和端口号，获得每个监测点的原始实时数据流，CDMonitor软件对这些原始数据进行实时差分
解算，得到各个监测站的坐标，并存入数据库或发送给客户端。利用CDMonitor软件能进行7×24小时不间断观测。而且，与传统的RT
K方式相比，CDMonitor具有精度更高，实时性更强的特点。CDMonitor支持各种主流品牌的单多频GNSS接收机混合监控。C
DMonitor采用了C/S架构，用户可以进行远程监控。具体的CDMonitor实时差分变形监测软件的工作流程可用下图表示：如图所
示，CDMonitor变形监控软件实现了各个监控站的实时差分定位，并具有图形显示、接收机设置、监控站参数设置、观测数据记录、报警等功能。采用C/S架构的CDMonitor软件方便用户在办公室、监控中心、家中监测系统的健康状况。 |
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