כיצד להשתמש בכל התחנה למעקב אחר מפולות אדמה ותנועת כדור הארץ

מהי תחנה שלמה ומדוע היא חשובה למעקב אחר לנדפול

תחנה כוללת היא מכשיר סקר אלקטרוני המשלב תאודוליט אלקטרוני למדידת זוויות אופקיות ו אנכיות עם יחידת מדידה מרחוק אלקטרונית (EDM) יחידה. על ידי שילוב שני פונקציות אלה למכשיר יחיד, תחנה כוללת יכולה לקבוע את התיאום תלת מימדי של נקודה מטרה עם דיוק גבוה. תחנות הכוללות גם על גבי יומני נתונים, מיקרו-מעבדים וקישוריות אלחוטית, המאפשרת סקרים לסקרים, לתעד, להקליט, ולהעביר נתונים אמיתיים.

מפולות אדמה ותנועות אדמה גורמים מיליארדי דולרים לנזק בכל שנה ומהווים סיכונים רציניים לתשתיות, רכוש וחיים אנושיים.גילוי מוקדם של עיוות הקרקע הוא חיוני להנפקת אזהרות בזמן וליישם אסטרטגיות מייגציה יעילות. תחנות הכוללות מציעות דיוק תת-ממדי על פני מרחקים החל מכמה מטרים עד כמה קילומטרים, מה שהופך אותם מתאימים למעקב אחר מפולות איטיות, אזורי תת-קרקעיות, אזורי תת-קרקעיות, ומורדות בלתי-יציבות.

בניגוד ניטור מבוסס GPS, אשר יכול לסבול משגיאות רב-פתליות אותות בשטח תלול או מתחת לקבינט צפוף, תחנה כוללת מסתמכת על מדידות אופטיות קו-of-sight, זה הופך אותו יעיל במיוחד בסביבות סגורות כגון עמקים, קווארries, ואתרי בנייה שבו אותות לווייניים חלשים או חסומים. כאשר הם מסודרים כראוי, תחנה כוללת מספקת שיטה אמינה, חוזרת למעקב אחר משטח לאורך זמן.

המידע במדריך זה רלוונטי למהנדסים גיאו-טכניים, יועצים סביבתיים, סקר אנשי מקצוע ומנהלי תשתיות אזרחיות שצריכים לעצב או להפעיל תוכנית ניטור תנועה קרקעית.משאבים חיצוניים כגון FLT:0USGS Landslide Hazards ProgramOVAFLT:1 ו-FLT:2land ניטור מחקר באוניברסיטת אדינבורוFLT:3 לספק קונטקסט מדעי נוסף.

מדוע כל תחנה חיונית לגילוי תנועת כדור הארץ

כלכלה גבוהה

תחנת טואלט של כיתה מקצועית יכולה להשיג דיוק זוויתי של 1 עד 5 קשת שניות ודיוק מרחק של 1 עד 3 מ"מ פלוס 2 חלקים למיליון. רמה זו של דיוק מאפשרת למבדקים לזהות שינויים קרקעיים קטנים כמו כמה מ"מ, אשר קריטי לזיהוי השלבים המוקדמים של כישלון.עם הליכי מדידה זה ו cabration קבוע, תחנת כוללת יכולה לשמור על דיוק זה לאורך שנים של תצפיות חוזרות ונשנות.

המונחים: Framework

ניטור התחנה הכולל מסתמך על רשת של נקודות בקרה יציבות המותקנות מחוץ לאזור המפלה-פרון. .המדנים האלה מספקים מערכת קואורדינט עקבית שנשארת ללא שינוי אפילו כאשר המסה המסולפת נעה.על ידי מדידה מאותה נקודות שליטה במהלך כל מפגש סקר, אנליסטים יכולים לבודד עיוות קרקע אמיתי מסחף כלי סחף או שגיאות ההתקנה.יכולת זו לקבוע הפניה חיצונית קבועה של מעקב מוחלט משיטות שמסתמך על מטרות פנימיות בלבד.

גמישות ב- Target Placement

תחנה כוללת יכולה למדוד prises, מטרות רפלקטיביות, או אפילו תכונות טבעיות באמצעות טכנולוגיית EDM חסר רפלקטיבית. סקרים יכולים להתקין תגמולים קבועים על מבנים, שמירה על קירות, או פרצופים סלעיים, או שהם יכולים להציב מטרות זמניות לאורך מדרון ולקבוע אותם מעת לעת.

הכנת תוכנית מעקב כוללת

Site Assessment and Benchmark

לפני כל מדידה מתחילה, לבצע הערכה אתר יסודי כדי להבין את הטופוגרפיה, הגיאולוגיה, ומנגנוני כישלונות פוטנציאליים של המדרון.זהה קרקע יציבה מחוץ לאזור המפולה הצפוי שבו ניתן להתקין נקודות בקרה אלה.התתתתמים האלה צריך להיות מעוגן ברוק מיטה מוסמך או קרנות עמוקות כדי להבטיח שהם נשארים קבועים לאורך זמן. השתמש בעמודים קונקרטיים או מוטות פלדה המונעים לסירוב, ולהגן עליהם מפני קריפור, צמיחה, טמפרטורה, הפרעה מקרית.

חלל נקודות השליטה כך שלכל תחנת מדידה יש קו ברור של ראייה לפחות לשני קריטריונים. רדונדנסיות ברשת הבקרה מאפשרת בדיקה בין-מחצה ומסייע לזהות כל קריטריונים אשר עשויים להשתנות.תרשם את הקואורדינטים המדויקים של כל נקודת בקרה באמצעות סקר GPS סטטי או הדבקה גבוהה מעבר לפני השימוש בהם כסימוכין למעקב אחר תחנה.

ציוד קליברציה ו-Verification

יש צורך לבצע רצף של שימור במפעל לפחות פעם אחת בעונה או לאחר כל טיפול קשה במהלך ההובלה.

• התאמת הקולוניזציה ליישר את קו הראייה עם גרזן האופקי והארכי.
• Compensator calibration כדי להבטיח את רמות המכשיר עצמו כראוי על מסלול נוטה
• אימות EDM באמצעות בסיס ידוע
• אימות קבוע של Prism כדי להתאים את הפריזמים הספציפיים המשמשים בתחום

מסמך כל תוצאות הדליבון ולשמור יומן שניתן לבדוק אם חריגות נתונים מופיעות מאוחר יותר.כאשר עובדים עם מספר תחנות הכוללות באותו האתר, לחצות אותן נגד קבוצה משותפת של מטרות כדי לחסל הבדלים שיטתיים בין מכשירים.

הקמת התחנה כולה למדידות חוזרות

מקום טיול ואינסטינקט

השתמש בטיול כבד עם אורך רגל קבוע או רגליים ניתנות להתאמה כי לנעול בבטחה.מקם את הנסיעה על קרקע יציבה, הרחק מקרקע, שורשים, או משטחים רכים שיכולים להתיישב במהלך הפגישה.לצמצם את הרגליים אפילו בעדינות ולדחוף אותם בחוזקה לתוך הקרקע.מרכז התחנה הכוללת על נקודת הבקרה באמצעות זרם אופטי או מתכת לייזר צנחן, אז רמת בדיוק באמצעות בועות אלקטרוניות או קופס.

עבור ניטור ארוך טווח, לשקול התקנת פלטפורמות כלי קבוע או עמודי תווך מובלים המאפשרים התחנה הכוללת להיות להגדיר בדיוק את אותה עמדה עבור כל ישיבה. פלטפורמות אלה לחסל את יכולת ההתקנה ולהפחית את הזמן הנדרש עבור כל מחזור מדידה.

המונחים: control Coords

הזן את הקואורדינטות הידועות של נקודת הבקרה הכבושה בתחנה הכוללת לפני שמתחילות כל מדידות.אם הכלי תומך בגיאומטריה הקואורדינטת, השתמש בפעולת ההתקנה כדי להקליד את המכשיר על נקודת בקרה שנייה. תהליך זה קובע מערכת קואורדינט מקומית שנשארת עקבית ממפגש לפגישה.

שיקולים סביבתיים

התחדשות, ⁇ טמפרטורה ולחץ אטמוספירי משפיעים על מדידות EDM. טמפרטורה שיא, לחות ולחץ ברומטרי בתחילת כל מפגש וקלט ערכים אלה לתוך התחנה הכוללת, כך שהוא יכול ליישם תיקונים אטמוספיריים מתאימים. להימנע מדידת במהלך תקופות של חום חזק shimmer, גשם כבד, או רוחות גבוהות שיכול לחדד דיוק.

תנועת קרקע עם תחנת כוללת

בחירת מטרה ומתקן

בחר מיקומים יעד המייצגים את אזורי התנועה הקריטיים של המדרון.התקן מטרות באזורים של סדקים מתח, צלקות הפנים, גבולות השקופית הקיימים, ולאורך ערוצי ניקוז. השתמש בפרסומות באיכות גבוהה על משטחים סטרודיים או טרפודים המתנגדים ורוח.עבור מדידות רפלקות, בחר תכונות טבעיות כגון פינות סלע, אבני בניין, או סימנים כי הם בבירור מזוהה כלי השיט.

צור מפה אתר מפורטת המציגה את המיקום של כל מטרה, מספר זיהוי היעד שלה, ותיאור המראה הפיזי שלה.צילום כל מטרה מנקודת מבטו של התחנה הכוללת כדי לסייע בראייה מחדש במהלך מפגשים עתידיים.

המונחים: Measurement

1. הגדר את התחנה הכוללת על נקודת הבקרה ולהוביל אותה לכיוון ההתייחסות.
2. התחל עם המטרה הרחוקה ביותר או הקריטית ביותר כדי למזער את ההשפעה של שינוי תנאי אטמוספיריים.
3. התבונן בכל מטרה בזהירות, להתמקד בטלסקופ כדי לחסל את parallax, להקליט את זווית האופקית, זווית אנכית, ומרחק מדרון.
4. השתמש בממוצע של מספר קריאות פנים מול פנים ופנים כדי לבטל שגיאות התנגשות כלי.
5. חזור על המדידה של לפחות נקודת בקרה אחת בסוף הפגישה כדי לוודא כי ההתקנה של המכשיר לא השתנתה.

בצע את אותו רצף של מדידות היעד במהלך כל מפגש. עקביות בסדר מדידה מפחיתה את ההשפעה של מחזורי סביבתיים דו-משמעיים על הנתונים.אם תוכנית ניטור כוללת מספר תחנות הכוללות, מסנכרן את השעון הפנימי שלהם לתאם את לוח הזמנים המדידה כך שכל התחנות מתבוננים באותו תנאי אטמוספרי.

תדירות מדידה ושקיפות

בחר תדירות מדידה שמתאימה לשיעור הצפוי של התנועה.עבור מפולות ממושכות עם מהירויות של כמה סנטימטרים בשנה, מדידות חודשיות או רבעוניות הן לעתים קרובות מספיקות.עבור שקופיות או אזורים פעילים שחווים תנועה מאיצה, להגדיל את תדירות הנתונים השבועיים או אפילו יומיים. Monitor ולוח זמנים נוספים לאחר אירועים חמורים, כמו הרבה מפולות אדמה להאיץ או מיד לאחר משקעים כבדים.

לשמור על זמן עקבי של יום עבור מדידות למזער את מחזורי הטמפרטורה וההפצה של יום יומי, אם תוכנית ניטור דורשת כיסוי מקיף שנתי, תוכנית למגבלות גישה עונתיות כגון כיסוי שלג או סגירת כבישים.

ניתוח והתאמה של נתוני התחנה הכוללת

ניכוי נתונים ותיאום קלקולציה

נתוני התחנה הכוללת של Raw מורכבים ממרחקי מדרון, זוויות אופקיות, וזווית אנכית.המיר את המדידות הללו לקואורדינטות תלת-ממדיות באמצעות תוכנת לוח על המכשיר או חבילת עיבוד לאחר.יש כל תיקונים הדרושים לייבוש אדמה, אחווה, ומכשירים מ offsets.התוצאה היא סט של ת לתאם קרטסיאן (צפון, מזרחה), לכל מטרה בכל תקופת מדידה.

ניתוח Vector Analysis

לאחר לתאם מחושבים לתקופות מרובות, למקם את העקירה של כל מטרה על ידי מצע התיאום שלה בתקופה הראשונית (בסיס) מן הקואורדינטות שלה בכל תקופה מאוחרת.לשוט את הווקטורים העקירה בתצוגת התוכנית וראייה חוצה-סעיף כדי לדמיין את הכיוון ואת גודל התנועה.

• תנועה מתקדמת לעבר משטח כשלון משותף
• רוטציה או הטיה של בלוקים
• אישור שיעורי התנועה לאורך זמן
• מקבילה ספילית עם גשם או גורמים אחרים

שיטות סטטיסטיות כגון רגרסיה ליניארית או ניתוח של זמן יכולות לעזור להבחין בין עקירה אמיתית מרעש מדידה. לחשב את הסטייה הסטנדרטית של מדידות חוזרות ונשנות על נקודות בקרה יציבות כדי להעריך את רצפת הרעש של מערכת ניטור.כל עקירה שעולה על שלוש סטיות סטנדרטיות נחשבות משמעותיות.

שימוש בתוכנה מיוחדת לויזואליזציה

כמה חבילות תוכנה מסחריות ופתוחות תומך בניתוח נתונים של התחנה הכוללת.תכניות כגון:0Leica Geo OfficeFLT:1, Trimble Business Center, או את תוסף קוד פתוח QGIS "ניתוח החלפה" מאפשרות למשתמשים לייבא נתונים, ליצור עקירה וקטורים, ליצור מזימות של סדרות זמן, לייצר מפות של כלי תנועה מצטברים אלה.

הדמיה תלת מימדית מועילה במיוחד עבור גיאוגרפית מורכבת מפולת.על ידי הסרת וקטורים על מודל עלייה דיגיטלית הנגזר מנתוני התחנה הכוללת, אנליסטים יכולים לזהות אזורי הרחבה, דחיסה, והפצת מאוחרת שעשויה להיות לא ברור מספרי גלם לבד.

המונחים: Threshold

ערכי סף Define עבור גודל עקירה ומהירות המעוררים אזעקה או להסלים ניטור.לדוגמה, עקירה מצטברת של 50 מ"מ בחודש אחד עשויה לטעון תדירות ניטור מוגברת, בעוד עקירה של 100 מ"מ בשבוע אחד עלולה לגרום התראה לרשויות המקומיות.בסיס אלה על המשקעים על הגיאולוגיה של האתר הספציפי, רמת הסיכון המקובלת, ואת הדיוק של מערכת מדידה.

ניתן להגדיר תחנות הכוללות אוטומטיות כדי לשלוח התראות בזמן אמת באמצעות דואר אלקטרוני או SMS כאשר עקירה עולה על גבולות מוגדרים מראש.יכולות אלה בעלות ערך מיוחד עבור אתרים ליד כבישים, רכבות או אזורים מאוכלסים שבהם תגובה מהירה היא חיונית.

שילוב של תחנות עם טכנולוגיות מעקב אחרות

שימוש ב- GPS ו-GNSS

בעוד תחנות הכוללות מספקות דיוק מקומי גבוה, GPS ו-GNSS מקלטים מציעים כיסוי רציף מבלי לדרוש קו ראייה בין תחנות.שלב שתי הטכנולוגיות נותן תמונה מלאה יותר של התנהגות מדרונות. השתמש בתחנות הכוללות כדי לפקח על אזורים עם נופים חסומים או היכן דיוק ברמה של מילימטר נדרש, ולהשתמש במקלטי GPS כדי לעקוב אחר תבניות מרחביות רחבות יותר ולספק נתונים גיבוי במהלך תקופות של חשיפה ירודה.

שילוב של InSAR ו-Sensing

אינטרפרומטרי Synthetic Aperture Radar (InSAR) יכול לזהות עיוות פני השטח על פני אזורים רחב עם רגישות מילימטר. השתמש ב-InSAR כדי לזהות מפולות אדמה חדשות או מגיבות ברחבי האזור, ואז להתמקד ניטור התחנה הכולל על אתרי הפרטיות הגבוהים ביותר. גישה זו קושרת אופטימיזציה משאבים הקצאת משאבים ומבטיחה כי מדידות קרקע מפורטות הם מרוכזים איפה הם נדרשים ביותר.

קישור עם Piezometers וגשם Gauges

תנועת מפולת קרקע מושפעת מאוד מלחץ מים ומשקעים. Install מילימטרים כדי לפקח על רמות מי הקרקע ומדפי גשם כדי למדוד את עוצמת הגשמים ואת משך הזמן. Correlate המדידות ההידרולוגיות הללו עם נתוני העקירה שנאספו מהתחנת הכוללת.מערכת יחסים חד-זמנית ברורה בין גשם כבד ותנועה מואצת יכולה לאמת את נתוני התחנה הכוללת ולחזק את הבסיס למערכות התראה מוקדמות.

שיטות עבודה טובות ל-Long-Term Total Station Monitoring

מסמכים ו- Metadata

לשמור רשומות יסודיות של כל מפגש ניטור, כולל מספרי כלי, תאריכי קליברציה, תנאי מזג אוויר, שמות של אנשי שדה, וכל אנומליות נתקלו.אחסן קבצים גולמיים במחסן מאובטח, מבוקר גרסאות. metasistent metadata מבטיח כי הנתונים שנאספו שנים בנפרד ניתן להשוות ולהסתיר כראוי.

איכות מובטחת ו Redundancy

שילוב המדידות המובנות לכל מפגש.מד לפחות נקודת בקרה אחת כבדיקה, וכולל מדידות כפולות של תת-קבוצה של מטרות להעריך את יכולת ההחזרה.אם תקציב המעקב מאפשר, להתקין שתי תחנות הכוללות במקומות שונים כדי לספק הפסקת-גבולות וגיבוי במקרה של כשל כלי.

רשת מחזורית Re-Observation

אפילו נקודות בקרה יציבות יכולות להשתנות לאורך זמן בשל tectonics אזורי, מים קרקעיים שינויים, או בנייה קרובה. Re-observe את כל רשת הבקרה מדי שנה על ידי ביצוע של מעבר גבוה או סקר GPS סטטי.אם כל נקודת בקרה נמצא כי יש לעבור, לעדכן את לתאם שלה ולחשב מחדש את כל ערכי העקירה מן הבסיס המתוקן.

אתגרים ומגבלות של פיקוח התחנה כולה

ניטור התחנה הכולל דורש קו ברור של מראה בין המכשיר וכל מטרה. גידול וצמחון שלג, או התקנת מבנים זמניים יכול לחסום קווי ראייה ולשיבוש תוכנית ניטור.

החיסרון סביבתי נשאר המקור הגדול ביותר של אי הוודאות במדידות זווית.על מרחקי ראייה ארוכים של 500 מטרים או יותר, אפילו ⁇ טמפרטורה קטנה יכול לכופף את קו הראייה ולהציג שגיאות של כמה מ"מ. לשמור על קווי ראייה קצרים ככל מעשי למדידה בתנאים אטמוספיריים יציבים עוזר להפחית את ההשפעה הזו.

תחנות שלמות הן מכשירים אלקטרוניים רגישים לחות, אבק וטמפרטורות קיצוניות.בסביבות שדה קשות, מכשירים דורשים דיור מגן, desiccants, ו קבוע servicing כדי לשמור על ביצועי תקציב סוללות חלופיות, פריזמים חסוך ותחזוקה במפעלי תקופתי בעת תכנון תוכנית ניטור לטווח ארוך.

מסקנה

תחנות שלמות הן כלים חזקים למעקב אחר מפולות אדמה ותנועות אדמה כאשר הן מוחלות בתכנון קפדני, הליכים עקביים וניתוח נתונים קפדניים.דיוק גבוה שלהן, היכולת להקים אזכורים חיצוניים יציבים וגמישות במיקום היעד, מה שהופך אותם מתאימים למעקב אחר תקלות מדרונות איטיות וגילוי סימני אזהרה מוקדמת של קריסת מהירה.על ידי שילוב של מדידות התחנה הכוללת עם טכנולוגיות משלימים כגון GPS, חיישנים הידרולוגיות, יכול לבנות מערכות ניטור מקיף עבור פעולות אבטחה וניהול בטיחות סיכון.

עבור אנשי מקצוע המבקשים לעצב או לשפר תוכנית ניטור תנועה קרקעית, האסטרטגיות המפורטות במאמר זה מציעים בסיס מעשי.המשך התקדמות בתחנות הכוללות הרובוטיות, עיבוד נתונים אוטומטיים, ותקשורת בזמן אמת רק ישפר את התפקיד של תחנות הכוללות ניטור מפולת במשך שנים לבוא.