今年2月22日，内蒙古阿拉善一处露天煤矿产生边坡坍塌变乱，造成了数十人伤亡。变乱产生后，矿山领域的好多人都把眼光聚焦在若何利用智能化、自动化的边坡监测技术预防变乱产生上，而武汉大学卫星导航定位技术钻研中心教授李陶则在反思矿山企业为什么没有定期发展相应的边坡监测，为什么没有使用现有的边坡监测技术。

“这个变乱通知我们，矿山边坡监测的主题是边坡监测技术要可能让每个矿山都用得起、用得好，这意味着边坡监测技术的经济性要切合矿山企业的成本预算，这样矿山企业才愿意使用边坡监测技术。”他如是说。

李陶口中的经济性是指边坡监测技术要在满足矿山企业在矿山监测的根基规范要求下，以及传统测绘技术投入的基础上，若何利用同样的经济成本实现边坡变形的智能化、自动化监测。在当前的矿山边坡监测技术中，能够全天候自动化监测的GNSS（全球导航卫星系统）技术是矿山边坡监测的沉要伎俩之一。凭据市场需要，GNSS监测设备的精度分为米级、分米级、厘米级、毫米级。在李陶看来，“一个月才动几厘米”的矿山边坡凭据国内露天矿山高陡边坡监测的有关规范要求（GNSS监测设备的水平误差不大于6毫米、高程误差不大于3毫米），厘米级GNSS监测设备就能满足边坡监测需要。“毫米级的GNSS监测设备只管精度更高，但会增长矿山企业的投入成本，因而矿山企业在选择GNSS监测设备时，思考更多的是经济实用，而不是精度指标。”

GNSS代替人为，全天候监测边坡

GNSS技术利用于矿山边坡监测，这是科技发展的必然了局。在GNSS技术利用前，矿山边坡监测的步骤是用通例大地丈量步骤，即选取经纬仪、全站仪以及水准仪等丈量仪器测定点的位移值。该步骤必要人员到现场观测，工作量大，且人身安全难以得到保险。同时，受气象、人为、现场前提等成分的影响，该步骤存在肯定的系统和报答误差，无法获取高精度的监测数据。

当GNSS技术出现以来，因拥有定位精度高、同时测定点的三维位移、测站点间无需维持通视、全天候观测等个性被引入到矿山边坡监测中，逐步代替通例大地丈量步骤，成为矿山边坡安全的“守卫者”
；贕NSS技术，矿山通过在边坡沉点部位布设GNSS监测设备，实现了边坡24幼时全天候自动化监测和预警，大大提高了矿山边坡监测预警能力，有力保险了矿山安全出产。

随着北斗的日益美满，GNSS技术为矿山边坡监测提供的服务迎来了大飞跃。首先，北斗基于短报文职能，助力GNSS监测设备实现了无信号、弱信号、无公网等地域的矿山边坡监测信息采集和回传，解决了该地域的矿山边坡自动化监测预警的难题
；其次，北斗通过选取三种轨路（地球静止轨路、倾斜地球同步轨路、中圆地球轨路），在中国区域的可见卫星数大大增长，提高了GNSS监测设备的定位靠得住性和抗滋扰机能力
；最后，北斗解决了GNSS监测设备对国表卫星导航系统的依赖，实现了矿山边坡监测设备的全国产化和自主可控。“一旦国表GNSS终场服务，选取国表GNSS的基准站差分定位技术的GNSS监测设备将无法工作，矿山边坡安全将无从谈起。”李陶说。

▲GNSS监测设备监测矿山边坡

同时，李陶还提到，国产GNSS芯片的自主研发，不仅让GNSS监测设备的主题部件脱节了国表造约，并且带头了GNSS监测设备的成本降低，让更多的矿山企业能用上GNSS监测设备。在北斗的驱动下，机能得到全面提升的国产GNSS监测设备成为当前矿山企业监测边坡的首选设备，用实时监测和精准预警，为矿山出产安全加码。

抓源头、严结尾，让GNSS守护边坡安全

随着国度不休器沉矿山安全出产，对智能化、幼型化、低功耗的GNSS监测设备需要不休增长，这让越来越多的中幼企业，甚至高校，涌向GNSS监测领域，力争在矿山边坡监测市场中抢得一杯羹。然而，在李陶看来，繁华景象背后存在着一大隐患，即GNSS监测设备品牌类型多、产品质量参差不齐，使得国产GNSS监测设备在无力与国表品牌抗衡的同时，监测成效也会大打折扣。若何破除隐患，提高产品质量？李陶给出了自己的建议。

各行业各司其职，做好各自的本职工作

他指出，企业的责任是严把质量关，提高GNSS监测设备不变性，确保每台设备能满足矿山边坡监测需要
；高校的责任是攻关GNSS变形监测技术前沿课题，突破“卡脖子”技术瓶颈。“矿山企业的责任是要擦亮双眼，选择靠得住的GNSS设备。同时监察部门也要做好招投标市场整治工作，遏造围标串标、恶意中标等行为，为业内营造一个公开公正的营商环境。”李陶说。

头部企业应强强合作，造订严格的产品质量尺度，用高尺度引领行业发展

“这样不仅保险了GNSS技术在矿山边坡监测中的急剧遍及，还能提高国产GNSS监测设备在国际市场上的竞争力。”李陶说。

从源头上把控产品质量，这在李陶看来，此举是GNSS技术做好矿山边坡监测关键两步的第一步。“第二步是结尾把控设备施工质量，这是走好‘最后一公里’的关键。由于施工质量差，设备再好也没用。”他指出，目前个此外矿山在装置GNSS监测设备时，不愿意建基础埋深为一米的观测墩。即便建了，观测墩也埋得很浅，“风一吹就会晃悠，观测了局注定不正确。”同时，GNSS监测设备装置在有遮挡区域，监测成效同样也会受影响。因而，李陶以为，设备施工方要加强工程质量治理，确保GNSS监测设备有优良的通视前提和较为不变埋设前提，保障观测墩与周边的地质环境成为一个整体。“矿山企业还要加强监督，第三方监理单元也要引入，这样设备装置的质量才更有保险。”无论是“抓源头”还是“严结尾”，各方的致力必不成少。“只有各人一路致力，GNSS技术能力做好矿山边坡监测服务。”李陶说。

GNSS融合InSAR，矿山边坡监测更有保险

将来，GNSS技术若何美满能力更好地为矿山边坡安全保驾护航？李陶谈了自己的见解。

第一，GNSS技术与InSAR技术的融合利用，提升GNSS高程精度。李陶指出，受卫星现实散布成分影响，GNSS在丈量平面地位时，能够通过对功夫段的观测和选择的卫星来保障卫星呈根基对称散布，进而减弱或者解除丈量距离中的误差、卫星信号传布过程中引发的延长误差等其他误差对平面地位的影响。但是GNSS在丈量高程时，被观测的卫星根基全数处在地平面以上，呈不合称的散布状态，因而误差难以解除，使得高程精度低于水平精度。以北斗为例，在亚太地域实时RTK的定位精度和高程精度达到了厘米级。为了进一步提升GNSS的高程精度，可能获取毫米级高程精度的InSAR技术成为了GNSS技术补强的梦想对象。

InSAR技术是一种利用合成孔径雷达对统一地域观测的两幅复数值影像（寂仔幅值又有相位的影像）数据进行有关处置，以获取地表高程数据的技术。“X波段合成孔径雷达卫星的波长约为3.1厘米，目前大部门SAR卫星的相位观测精度可达1/100波长，这意味着理论上InSAR技术能获得毫米级的监测精度。”李陶说。

当前，李陶正携带团队从事GNSS技术与InSAR技术融合方面的钻研，并在金沙江溪洛涉水电站的大坝形变监测、湖北巴东地质灾害国度野表科学观测钻研站滑坡变形监测中验证了有关的精度指标。“通过在滑坡体上的观测墩装置北斗角反射器，我们成功将GNSS的高程精度建改到了1~2毫米。”李陶说。他提到的北斗角反射器是一种金属材质的雷达信号反射装置，它无需电源、通讯，重要是把雷达卫星发射的信号原路反射回卫星天线，再由人通过卫星影像分析北斗角反射器指标的位移变动。通过InSAR技术的助力，GNSS技术能够获取矿山边坡上高程方向毫米级监测数据，进一步提高了矿山边坡监测的精准度。

▲李陶团队与装置在巴东地质灾害国度野表科学观测钻研站的北斗角反射器合影

第二，推动GNSS技术定造化服务，确？笊奖咂录嗖饩。李陶以为，矿山边坡监测属于工程丈量领域，承建企业必要因地造宜为矿山边坡监测发展定造化服务。“由于每个矿山所处的地理环境、气象前提、电磁滋扰等各不一样，这使得GNSS监测设备采集的数据精杜仔高有低，难以做到精准的矿山边坡监测服务。因而承建企业必要萦绕设备的类型、站点布设，以及软件算法等发展定造化服务，以确保GNSS监测设备获取精确的矿山边坡变形信息。”李陶说。

第三，放宽北斗数据流传输的限度政策，让GNSS技术守护更多的矿山边坡安全。李陶指出，当前国度对北斗原始观测值数据流的传输增长了诸多保密、政策审查等方面的限度，这无疑增长了北斗技术在国内表矿山边坡监测等领域利用的造度性成本。“目前北斗技术自身已成熟，就差北斗实时数据流保密及政策审查造度的进一步盛开。”李陶在向湖北省建议对现有的北斗实时数据流传输有关的保密和审查造度进行适当的调整，吸纳更多的中幼企业可能参加到北斗技术的创新利用和定造化服务中，以便更好地赋能矿山边坡监测等领域。

李陶以为，随着GNSS技术的不休美满，以及设备的经济实用，实现自主可控的国产GNSS监测设备将通过与国产贸易化SAR卫星星座结合，能够守护好每一座矿山边坡，为矿山安全出产筑起一路安全樊篱。

作者/何溪