聊聊《阿凡达》最强组织RDA的背景故事

聊聊《阿凡达》最强组织RDA的背景故事,第1张

说到RDA的起源,其实是非常励志的。两位创始人最早是借钱创办了这家公司,在短短几十年的时间内,公司的规模不断壮大,最终成为了一个体量庞大的商业巨头,拥有数以百万计的股东。

至于RDA究竟多有钱,你想都不要想,会受伤的。

实力壮大后,RDA获得了星际工商管理局ICA的永久性授权,垄断了 除地球以外所有星球的采矿,加工和运输业务 ,一时间,RDA风头无二。

当然,ICA为RDA提供授权是有条件的,那就是RDA必须遵守《国际太空资源条约》。

条约禁止RDA使用激光武器,纳米武器,核武器等大规模杀伤性武器,并限制他们在太空中的军事实力,但无论怎样,RDA的实力已经远超地球上的绝大多数政府了,这是不争的事实。

RDA建立了遍布全世界的高速磁悬浮列车“捷运”系统,可以在极短的时间内将大量人口运送到数百乃至数千公里外的地方,从而节省大量的时间和资源。但这种列车需要消耗大量的超导材料,才能保证持续运转,所以RDA不得不投入大量的人力物力在太阳系内寻找这些资源。

2129年,RDA的星际考察队到达了距离太阳系最近的半人马座a星系,并首次登陆潘多拉星。

这颗生机盎然的类地行星上拥有人类梦寐以求的各种资源,尤其是超导矿石。

潘多拉星球的超导矿石数量非常多,质量也很好,其性能超越了人类制造出的所有超导体:不仅能在1500摄氏度的高温状态下保持超导性能,还能在10亿高斯强度的磁场内保持性能不变,这比地球上任何一种物质都要强上1000倍,绝对是超导材料中的精品。

而这种精品矿石的市场价能达到每公斤4000万美元,这无疑对地球经济的发展有着重要的影响,为此,RDA顶着巨大的资金压力,建造了“创业之星”号星际货运航母,前往潘多拉开采矿石。

为了垄断所有的星际运输和矿产开发,RDA组建了一支规模庞大的雇佣兵团,名为安保队,主要任务是保护RDA在各个星球上的基地,矿井,工人和科学家等财产,其成员都是身经百战的雇佣兵,有些还曾是王牌职业军人,战斗力非常强悍。

从中我们可以看到,RDA的安保队员们都使用着制式武器,如飞龙战舰,毒蝎攻击机,AMP动机机甲等,其水准不在正规军之下,很难想象这只是一支安保级别的队伍。

其实,在阿凡达宇宙的设定中,安保队员们使用的这些武器都是被军队淘汰或者退役的老式武器,其服役时间短则三五十年,长则一百年。也就是说,安保队员们使用的这些武器,有的都是一百年前的老古董了。

因为《国际太空资源条约》禁止RDA拥有可以与正规军抗衡的重武器和大规模杀伤性武器,所以在中我们只能看到常规武器,如果没有这个条约限制的话,估计RDA会直接朝着纳美人的聚集地丢上几枚核d,然后世界“核平”。

RDA在潘多拉上建立了规模庞大的基地,以方便采矿和其它科研行动,基地主要分为三个部分:

地狱之门基地也称“资源开发管理局太阳系外殖民地”,官方编号01。

该基地是RDA在奥玛蒂卡亚地区的丛林里建造的一个人工屏障,也是人类在潘多拉上建立的主体基地。该基地面积有上百平方公里,外围有3米厚的钢筋混凝土墙,每隔250米设置一座塔楼,塔楼上放置着各种轻重武器,能消灭入侵的小型生物,以及空中的一些猛兽。

围墙周围有数十米的开阔地带,那是雷区,为的是防止某些会挖掘地洞的生物的入侵。

基地戒备森严,26小时(潘多拉星的一天为26小时)有士兵站岗,还有AMP机甲部队和毒蝎攻击机组成的编队在周围巡逻,就是一只苍蝇,也别想飞进去。

基地内部主要分为四个区域:航天发射中心,设备中心,公寓中心,生命研究室。

航天发射中心内有这颗星球上唯一的航天发射场,跑道,起降平台以及其它配套设施,主要负责人员和物资的运输任务。

设备中心内有武器库,车库,生产d药和采矿设备的工厂,主要负责为采矿设备提供新的零件。毕竟从地球到潘多拉需要五年多的时间,与其等待补给,不如自给自足。

公寓中心内有多处公寓楼以及一座封闭式的高级职工公寓,可供士兵,工人和科学家修斯。

生命研究室是RDA设立的一个重要部门,虽然在地狱之门基地内,但该部门相对独立,主要负责研究潘多拉上的生物和生态,当然,也会对基地人员及各项活动提供必要的技术协助,如提供医疗保健服务,培育潘多拉可食用性动植物等,同时这里还是研究人员与阿凡达的连接室。

在生命实验室的旁边,还有一片很大的运动场和农场。

运动场是为了让阿凡达的 *** 控者训练身体用的,男主就是在这里遇到了生命实验室的主管格蕾丝博士,当时她正在这里打篮球。

农场里种植着很多潘多拉星球上的本土植物,既可以提供研究,还能为工作人员提供本土食物。

26基地是RDA公司在潘多拉星上设置的移动联络站,确切的说,是移动板房。

它由两个以上类似集装箱的结构所组成,外壳坚固,底部有液压柱制成,并且配备生命支持系统和一个小规模的生物研究实验室,还能自行发电,提供能量,并与地狱之门基地、RDA总部保持联系,妥妥的高科技。

26基地的运输非常方便,普通的中型飞机就可运输,所以RDA在潘多拉星的很多地方都放置了这种板房,甚至在磁场强大的哈利路亚山上也放置了这种基地。

好了,今天的内容就到这里了。我是小刘刘,一个爱好者。大家还想了解哪些知识,可以留言或者私信我,也许,下一篇文章就是专门为你创作的。


在讲SDIO WiFi模块之前,我们先快速了解下SDIO,从字面意思来看就是SD的I/O接口。而SD本身是记忆卡的标准,但是现在我们会把SD插在部分外围接口来使用,由此才诞生了我们所说的SDIO。 也可以说SDIO接口是在SD卡接口的基础上发展起来的接口,它不仅能够兼容以前的SD卡,还可通过SD的I/O接脚来连接外部外围,并且通过SD上的I/O数据接位与这些外围传输数据。

再来看今天将要提到的SDIO WiFi模块,简单来说就是基于SDIO接口且符合WiFi无线网络标准的嵌入式模块,内置无线网络协议IEEE80211协议栈以及TCP/IP协议栈,能够实现用户主平台数据通过SDIO口到无线网络之间的转换。由于其传输速度快,兼容性好等特点,被广泛应用在各类无线智能设备上,现在我们就来看看有哪几款热门型号:

[if !supportLists]1 [endif] 3131A-S ,基于华为海思80211n视频传输IOT芯片Hi1131S, 支持超低待机功耗,WIFI 1T1R n模式下传输速率高达150 Mbps,需基于LiteOS搭配海思主控,目前主要应用以智能门铃和IPC为主。而当下Hi3518EV20X/Hi3518EV300+Hi1131S的搭配方案更是直接占据了全球低功耗IPC类产品的半壁江山,其高画质,WiFi图传稳定性也是得到了各厂商的一致认可。

[if !supportLists]2 [endif]3181A-S,基于华为海思Hi3881芯片,在射频性能上与Hi1131S基本一致,也可对标我司热门型号 F89FTSM13-W3 ,可基于LiteOS/Linux,在系统上较上款多了一个选择,极大方便了对LiteOS缺乏经验的工程师,同时缩短了调试时间与开发周期。目前主要应用以常电宽带透传场景为主,比如IPC,机顶盒。

[if !supportLists]3 [endif]3161A-SL,基于华为海思Hi3861L芯片,同样继承了Hi1131S的射频能力,但MCU子系统部分可供选,这样大大减少了软硬件开发同时也提高了调试方便性。目前主要应用还是会以低功耗智能场景(电池智能设备,如门锁,感应器等)和视频场景(电池ICP)居多。

[if !supportLists]4 [endif] 6222B-SRC ,基于瑞昱RTL8822CS,为之前RTL8822BS的升级款,支持IEEE 80211a/b/g/n/ac+蓝牙50,WIFI 2T2R AC模式下传输速率高达867 Mbps,较之前RTL8822BS不但性能有优化,在同级市场的竞争上,成本优势也较明显。主要的应用还是集中在机顶盒,平板等视频传输类高速率要求的智能设备上。

[if !supportLists]5 [endif] 8274B-SR ,基于高通QCA6174A-3,性能参数较6222B-SRC类似,之前也有文章专门讲到两者对比,同样都支持MU-MIMO。较大的区别是高通方案的工作温度会较瑞昱更为宽温,这点在一些工业级应用或复杂环境中会尤为重要。

除了上述提到的基于海思Hisilicon/瑞昱Realtek/高通Qualcomm方案的SDIO WiFi模块,同样还有基于联发科MTK以及紫光展锐RDA的同等类型模块,不论是24G WiFi还是24G/58G双频WiFi,我司都具备足够的市场经验和技术积累,能够为客户提供完善的物联网解决方案,更多选型推荐敬请关注 欧飞信OFLYCOMM 。

影响样本菌群组成的环境/临床因子很多,但其中有很多环境/临床因子之间具有较强多重共线性(相关)关系,会影响后续的相关分析,所以在进行环境/临床因子关联分析前,可以对环境/临床因子进行筛选,保留多重共线性较小的环境/临床因子,进行后续研究。VIF(Variance Inflation Factor,方差膨胀因子)分析目前常用的环境/临床因子筛选方法。VIF表达式为:VIFi=1/(1-Ri2)。其中Ri2代表模型中与其它自变量相关的第i个自变量的方差比例,用于衡量第i个自变量与其它自变量间的共线性关系。VIF值越大,表明自变量间的多重共线性关系越严重。通常认为VIF值大于10的环境因子是无用的环境因子。过滤掉VIF大于10的环境因子,进行多次筛选,直到选出的环境因子对应的VIF值全部小于10为止。
VIF分析过程中,需要基于RDA/CCA进行相关性分析,RDA/CCA 模型选择原则同RDA/CCA分析。

RDA分析即冗余分析,是环境因子约束化的PCA分析,可以将样本和环境因子反映在同一个二维排序图上,从图中可以直观地看出样本分布和环境因子间的关系。CCA分析是基于对应分析发展而来的一种排序方法,将对应分析与多元回归分析相结合,每一步计算均与环境因子进行回归,又称多元直接梯度分析。此分析主要用来反映菌群与环境因子之间关系。RDA是基于线性模型,CCA是基于单峰模型。分析可以检测环境因子、样本、菌群三者间的关系或者两两之间的关系。

RDA分析是一种约束性对应分析方法,常采用欧氏距离(Euclidean distances)进行分析。但是欧氏距离并不适用于一些数据类型,采用db-RDA分析可以解决数据类型的限制,并用于分析物种与环境因子之间的关系。
db-RDA(distance-based redundancy analysis)是一个五步分析过程:

Mantel test是检验两个矩阵相关关系的非参数统计方法。Mantel test多用在生态学上检验群落距离矩阵(比如UniFrac distance matrix)和环境变量距离矩阵(比如pH,温度或者地理位置的差异矩阵)之间的相关性(Spearman 等级相关系数等)。Partial Mantel test在控制矩阵C的效应下,来检验A矩阵的残留变异是否和B矩阵相关。该分析输入两个数值型矩阵,第三个控制矩阵可通过选择因子来确定。
软件:Qiime

相关性 Heatmap分析通过计算环境因子与所选物种之间的相关性系数(Spearman等级相关系数、Pearson相关系数等),将获得的数值矩阵通过Heatmap图直观展示。通过颜色变化反映二维矩阵或表格中的数据信息,颜色深浅表示数据值的大小,它可以直观地将数据值的大小以定义的颜色深浅表示出来。
软件:R(pheatmap package)。

线性回归(Linear Regression)是利用数理统计中回归分析,来确定一个或多个自变量和因变量之间关系的一种统计分析方法。环境因子排序回归分析,常根据Alpha多样性或Beta多样性分析结果,以各样本对应的Alpha多样性指数,或在Beta多样性分析结果PC1轴上的分值为y轴,以该样品对应的环境因子(如pH、温度等)为x轴做散点图,并进行线性回归(Linear Regression),标注R2,可用于评价二者间的关系。其中R2为决定系数,代表变异被回归直线解释的比例。

VPA(Variance partitioning analysis)方差分解分析,可用于定量评估两组或多组(2~4组)环境因子变量对响应变量(如微生物群落差异)的单独解释度和共同解释度,常配合RDA/CCA使用。
分析软件:R语言vegan包中vpa分析。

MaAslin(Multivariate Association with Linear Models)分析是一种通过线性模型挖掘环境因子(如临床数据标等)与微生物群落物种或功能相对丰度(data)间相关性的分析方法,结果为一个环境因子对应一个物种或功能相对丰度的线性关系,而与其他环境因子无关。环境因子可以是连续型数据(例如年龄和体重),布尔型数据(性别),或离散型/因子数据(队列分组和表型),data代表的物种相对丰度或功能相对丰度百分比,其分布一般不符合正态分布,因此在该分析过程中data要进行反正弦平方根标准化,而环境因子通过boosting算法得到潜在的与data有联系的环境因子,在构成多元线性模型之前,还需要对环境因子和data进行质检,剔除一些异常值,和一些低丰度或无差异的值。最后以环境因子为预测值,data为响应量构建多元线性模型,计算对应的相关系数,进行相关性显著检验。相关系数大于0时,表示正相关;小于0,表示负相关,当对应的显著性检验值p值和q值符合阈值时,非连续型数据绘制箱式图,连续型数据绘制其中线性拟合度最高的散点图。

Procrustes分析(Procrustes analysis)是一种用来分析形状分布的方法。数学上来讲,就是不断迭代,寻找标准形状(canonical shape),并利用最小二乘法寻找每个样本形状到这个标准形状的仿射变化方式。普氏分析可基于不同多元数据集的排序构型(≥2组),通过平移、旋转、缩放等转换方式,实现最大叠合(maximal superimposition),用于不同数据集的对比分析。排序方法可选择PCA、PCoA等。

频谱芯片是指用于射频接收和发射的集成电路芯片,其应用范围广泛,包括通信、无线电广播、雷达、卫星通信等领域。以下是一些频谱芯片上市公司的例子:
1高通(Qualcomm):全球领先的无线通信技术供应商,提供各种高性能频谱芯片。
2英特尔(Intel):全球最大的半导体芯片制造商之一,提供高性能的无线通信芯片。
3博通(Broadcom):全球领先的半导体芯片制造商,提供各种射频芯片和无线通信解决方案。
4德州仪器(Texas Instruments):全球领先的半导体芯片制造商,提供射频和无线通信芯片。
5瑞萨电子(Renesas Electronics):全球领先的半导体芯片制造商,提供各种高性能频谱芯片。
6恩智浦(NXP Semiconductors):全球领先的半导体芯片制造商,提供射频和无线通信芯片。
7西门子(Siemens):全球领先的电子技术公司,提供各种射频芯片和通信解决方案。
8华为(Huawei):全球领先的通信技术供应商,提供各种高性能频谱芯片。
9中兴通讯(ZTE):全球领先的通信技术供应商,提供各种射频芯片和无线通信解决方案。
10山特维克(Skyworks Solutions):全球领先的射频半导体芯片制造商,提供高性能的无线通信芯片。
以上只是一些频谱芯片上市公司的例子,还有许多其他公司也在这个领域中拥有一定的市场份额。

在WiFi模块选型前期,一定要了解应用场景以及需要实现的功能(应用框图),以及功能实现过程中所能提供调用的接口(主从设备,功能,特殊的接口),考虑模块供电,大小,功耗,通讯频段,传输速率,传输距离等、性价比、特殊性(如果实际应用中会接入已有系统,有RJ45也可以直接用网线跟SKW92对接)。

目前市场中SKYLAB的WiFi模块大致分为USB WiFi模块、AP/Router WiFi模块和UART WiFi模块三大系列,具体型号如下:

若平台需要通过这些接口USB,PCIE,SDIO进行通讯,则选择做从设备的USB WiFi模块;若是想将4G信号转换为WiFi信号,则选择AP/Router WiFi模块;若是想做时下热门的物联网应用,则可以优先考虑UART WiFi模块;

WiFi模块选型要点:

1、通信接口:USB、WAN/LAN、UART、I2S、I2C、SPI、SD、PWM;

2、供电方式:33V是比较常用,也有5V供电;

3、天线的处理:有PCB板载;通过IPEX座子外接;结合主板自行设计;

4、模块的具体尺寸,方便实际的集成;

5、工作的频段:24-25GHz、50-58GHz;

6、平台的兼容性,一些主控MCU会有固定的wifi芯片参考型号;

7、软件平台:基本是linux和安卓,只是不同的内核版本;也有一些需要XP2000、Vista或windows的;

8、模块芯片厂家:主流还是Realtek/MTK/Atheros/博通以及一些国内的RDA/BK等;希望能够帮助到各位工程师WiFi模块的选型应用。

欧阳祖熙 张宗润 陈明金 师洁珊 陈征 韩文心

(中国地震局地壳应力研究所,北京,100085)

摘要为了较好地解决滑坡监测中高度的不确定性问题,需要配合使用多种类型的监测系统。本文系统介绍了三峡库区万州、奉节、巫山等地开展的地质灾害监测预警研究工作,包括基于3S技术和地面变形监测台网建立的研究区典型地段滑坡监测网、研制的新型滑坡无线遥测台网,以及流动倾斜仪、激光测距仪等专用设备。通过近年来获得的一些典型监测结果剖析了不同技术和方法在地质灾害监测预警相关方面应用的有效性。

关键词三峡库区 滑坡 监测预警系统 3S技术

1 引言

自1998年以来,中国地震局地壳应力研究所(以下简称地壳所)三峡库区地质灾害项目组依托国务院三峡建设委员会移民局“三峡工程万州库区GPS滑坡监测示范研究”,科技部“十五”攻关项目“示范区新型、高效地质灾害遥测台网技术系统研究”,重庆市政府和移民局下达的“奉节、巫山高边坡与高挡墙稳定性监测”,以及地壳所与德国地球科学研究中心和英国伦敦大学学院关于“应用PSInSAR遥感技术监测三峡库区滑坡及库岸变形”等项目的支持,在万州、巫山、奉节三地移民局和国土局的配合下,广泛深入地开展了库区地质灾害监测预警系统的研究。监测的对象由滑坡、危岩与库岸变形,扩展到高挡墙、高边坡和移民楼房基础的稳定性,监测技术体现了多学科的融合。

几年来,在进行地质调查的基础上,项目组运用3S技术,建立地质灾害地理信息系统(GIS);开展全球卫星定位(GPS)滑坡变形监测及多手段仪器监测;并整合现今成熟的、先进的传感器与测量技术、计算机信息处理技术与通讯技术,以 GSM/GPRS为通讯平台的无线遥测台网,可以选择连接不同的传感器来监测崩、滑体地表变形、深部位移、地下水动态、声发射、裂缝变化、雨量,以及库岸及抗滑桩等工程构筑物内部应力及所受的推力等;在遥感(RS)技术应用方面,将国际上新近提出的角反射器技术用以辅助进行InSAR信号处理,建立了试验台网。迄今,项目组在库区库岸与滑坡变形监测及灾害预警系统的工作中已获得了多项阶段性成果,一些典型地区的监测成果为政府减灾决策提供了重要依据。

2 库区地质灾害监测网设计的指导思想

库区崩塌、滑坡监测的主要目的是:全面了解和掌握崩、滑体的演变过程,及时捕捉崩、滑体灾变的特征信息,为崩塌、滑坡灾害的正确评价分析、预测预报及治理工程等提供可靠的资料和科学依据。同时,监测结果也是检验崩塌、滑坡分析评价及滑坡工程治理效果的尺度。

为了达到上述目的,库区地质灾害监测系统总体设计思想为:

(1)针对不同崩、滑体的地质构造与变形阶段特征,应采用不同的方案、手段进行监测;

(2)鉴于崩、滑体变形破坏过程的高度不确定性,同一崩滑体上宜采用多种手段监测,形成点、线、面、地表与地下相结合的立体监测网,使其互相补充、检核;

(3)在群测群防工作的基础上,发展常规人工仪器观测与无线自动遥测的技术、建立静态和动态监测相结合的监测预警网络,分别服务于地质灾害的长期、中期预测和短期预警。

3 地质灾害监测方法与技术

依据崩、滑体变形监测的物理量,兼顾变形测量对精度的要求和监测工作的效率,结合当前国内外监测技术和方法的发展水平,在实际应用中采用GPS、InSAR、激光测距、流动倾斜、裂缝监测技术测量地表形变,一些地段也采用了传统方法如全站仪和水准测量;钻孔测斜仪监测深部位移;孔隙水压力计监测地下水动态变化;钢筋应力计与锚索(杆)应力计,分别用于监测抗滑桩内部钢筋和锚索、锚杆的受力变化;同时,采用遥测台网技术采集包括地表变形、深部位移、地下水、钢筋计、危岩声发射等在内的各种动态监测数据。下面简要评述这些方法的特点与适用领域。

31 GPS(全球卫星定位系统)大地测量网

全球卫星定位系统(GPS)是美国国防部研制的导航定位授时系统,由24颗等间隔分布在6个轨道面上、大约20000km高度的卫星组成。在地球上任何地点、任何时刻,在高度角15。以上天空至少能同时观测到4颗以上的卫星。用户在地面用接收机接收这些卫星发射来的信号,测定接收机天线到卫星的距离,就可以计算出接收点的三维坐标。近年来,我国开发和应用GPS定位技术的发展速度很快,如在长江三峡工程坝区已建立了GPS监测网,实践证实,高性能配置的GPS水平定位精度可达毫米级,完全可用于崩塌、滑坡的位移监测。

相对于传统的大地测量方法,GPS测量技术应用于滑坡监测有以下优点:①观测点之间无需通视,选点方便;②不受天气条件限制,可以进行全天候的观测;③观测点的三维坐标可以同时测定;④新一代 GPS接收机具有 *** 作简便、体积小,耗电少的特点。所以,这种方法已广泛运用于滑坡变形监测、施工安全监测以及滑坡工程治理效果监测之中。但是,由于监测站建设和获取数据周期较长,在灾害的短期预警中该方法用得较少。

32 专用仪器监测网

在此类测量方法中,有多种传统的测量仪器目前仍在广泛使用,如经纬仪、全站仪、水准仪和钻孔测斜仪等,它们主要用于各种工程治理项目的施工安全监测中。除了前述的仪器外,我们还从三峡库区的具体环境条件出发,结合地质灾害其他方面监测工作的需要,开发了便携式倾斜仪、流动激光测距仪等设备,弥补GPS观测受房屋、山坡遮挡而不便施测的不足,以便对位于河谷斜坡地形上的库区移民新城镇的滑坡地表变形、房屋及地基基础变形进行全面监测。在一些经过工程治理的重点滑坡、变形体上,结合治理效果监测,还大量运用了钢筋计和锚杆(索)计以监测抗滑桩内部应力及滑坡的推力。

在地表开展各种流动仪器观测具有监测参量多,灵敏度高,测量范围较大,效率高,成本低, *** 作简单等特点,因此这类测量方法适用于滑坡治理施工安全监测和效果监测,与前一种GPS流动站观测法相同,也大量应用于多种地质灾害的中、长期监测预报中。

33 地质灾害无线遥测台网

目前,国外崩塌、滑坡监测预警技术已发展到一个较高的水平。首先是较普遍采用了全自动、多参数监测的遥测台网;其次,在地质灾害模型预报和预警系统方面,已运用3S(GPS、GIS和RS)技术进行地质灾害空间分析、模型预报和预警系统研究。国内在上述方面尽管还存在较大的差距,但近年来,铁道部、交通部等个别研究所及少数矿区已尝试采用小型遥测台网进行滑坡灾害的监测预报;2002年,中国地震局地壳所在三峡库区又率先建立了用于地质灾害监测预警的多参数无线遥测台网。

“RDA型地质灾害无线遥测台网”系地壳所开发的基于GSM/GPRS技术的新型无线遥测台网。该系统主要由监测子站群、监测预警数据中心和GPRS数据通讯公网等三部分组成(系统构成见图1)。GPRS是在GSM基础上发展起来的一种无线分组交换的数据承载业务。相对于GSM/SMS的电路交换数据传送方式,GSM/GPRS采用分组交换数据传送方式,提高了传输速率,有效利用无线网络信道资源,全面实现了移动Internet功能,对于每个用户永远在线等方面具有非常明显的优势。

图1 GPRS滑坡无线遥测系统构成

根据单体滑坡监测的需要,可以确定所需遥测子站的个数,各遥测子站可以选择连接不同的传感器来监测滑坡地表位移、深部位移,或者地表倾斜、裂缝变化、雨量,以及监测护岸、抗滑桩等工程构筑物内部应力和所受的推力等。监测预警数据中心系统软件功能包括接收各地质灾害点遥测子站的数据、数据入库、显示变形趋势曲线和超限自动报警等功能。同时,数据中心站可对各遥测子站发出指令,改变其工作参数,如数据采样间隔(5分钟、1小时、24小时等)。系统可接入地区监测预警中心微机局域网,支持运行基于GIS的减灾决策支持系统。市、县级地质灾害监测指挥中心的计算机屏幕上可以准实时地密切监视滑坡加速变形趋势,支持对库岸和滑坡破坏事件进行短期及临滑预报,也可以对发生的地质灾害事件进行现场监测和救助指挥。从2002年我们在万州WJW滑坡建成第一个遥测台网以来,在万州和巫山运用“RDA型地质灾害无线遥测台网”监测的崩、滑体已有近20处,积累了丰富的数据。该地质灾害无线遥测系统主要具有以下特点:

(1)监测参量多,精度高

系统集成了包括:滑坡地表变形(位移、沉降)、倾斜变形测量仪、裂缝测量仪、崩滑体微破裂声发射信号记录仪、钻内地层滑移变形测斜仪、孔隙水压测量仪、钢筋测力计、锚索(杆)拉力计等8种滑坡监测仪器。这些测量仪器均具有较高的测量精度和较大的动态范围。

(2)自动遥测,无人值守

遥测仪器均内置微处理器和无线数据传输模块,动态范围大,全自动监测,无线传输,可用交流电源或太阳能电池供电。

(3)无障碍设计

所研制的仪器在测量、数据传输等方面均符合无障碍设计要求,因而有安装方便,环境适应性好等优点。

(4)依托先进的通讯技术

本遥测台网综合运用了最新发展的GSM/GPRS通讯技术,既适应三峡库区的地形条件,便于安装和维护,又具有高容量、覆盖范围广以及成本较低等特点。

34 崩塌滑坡应急监测系统

以往,无论在三峡库区还是我国其他地方,发现有崩塌滑坡迹象时,常因缺乏应急监测手段,未能详细积累数据,错失研究的机会且不论,有时终因措施不力造成人民生命的损失。我们在RDA型遥测台网的基础上,将通讯改为GSM/SMS,即短信息方式,目的是使系统对通信公网的适应能力更强,架设更简便可靠。在监测环境偏远以及应急监测的场合,这一点显得尤为重要。

应急监测系统优选了地表倾斜、激光测距、裂缝测量仪等手段。一旦有群众报告或者通过仪器监测发现某地滑坡有加速变形迹象,便能急速赶赴现场,及时安装台网,实施24小时连续监测。既能有效避免不测事件的发生,还可积累研究滑坡变形破坏阶段的宝贵资料。2003年,应万州地方政府的要求对公路、桥梁开展的应急监测便收到了良好的效果。

35 合成孔径干涉雷达InSAR测量技术

合成孔径雷达干涉(InSAR

InSAR—Interferometry Synthetic Aperture Radar的缩写。

)测量技术,是利用相邻航线上观测的同一地区的两幅SAR影像的相位差来获取地面数据的测量技术,其主要特点是利用雷达数据中的相位信息。

干涉雷达优点较多:具全天候工作能力,发射的微波对地物有一定穿透能力,能提供光学遥感所不能提供的信息,且为主动式工作方式。对于欧洲雷达卫星 ERS-1/2和加拿大雷达卫星RADRSAT-1,采用干涉技术来产生 DEM,监测地面位移变化,精度可以达到毫米量级。因此,该技术手段特别适用于大面积的滑坡、崩塌、泥石流以及地裂缝、地面沉降等地质灾害的监测预报,是一项快速、经济的空间探测高新技术。

三峡地区植被茂盛,雨水充沛,地貌差异较大,不利于干涉雷达信号的处理,曾有人在该地区做过尝试未获成功。为此,地壳应力研究所与德国地球科学研究中心(GFZ)合作,采用了国际上新推出的角反射器技术以辅助进行 InSAR信号处理。角反射器是用三块角形金属板制作的一种装置,它对照射其内的雷达波可按原方向反射回去,反射信号相对于周围环境有显著的增强。通过在工作区范围内均匀布设人工角反射器,并确定一些稳定的点作为天然反射点,便于图像的配准和精确计算角反射器的位移。对于三峡库区如此大的范围,仅仅利用有限的点位进行 GPS或其他仪器设备测量滑坡体形变是有局限的,因此,探索利用InSAR技术开展三峡库区滑坡监测,具有重要的意义。2003年,我们已经在万州和巫山两地安装了14个角反射器,进行试验监测和研究,同时还联合进行 GPS变形监测作为对比。

4 用于地质灾害监测预警的GIS系统

地质灾害监测地理信息系统是一个能够有效管理各种四维空间(含地理坐标和时间变化)数据的信息系统。它以崩滑体等监测对象为基础,把地形、城市规划、监测点分布等空间数据,按其空间位置存入计算机;通过数据库模块、曲线显示模块与数据分析模块,实现监测数据的存储、更新、查询、趋势分析、绘图显示及图、表输出等功能。

系统主要由四部分组成:地理信息子系统、地质基础资料文献管理子系统、地质灾害监测数据库子系统和监测数据分析子系统。

地壳所自1998年在重庆市万州区开展地质灾害的监测与研究工作以来,首先致力于建立基于GIS的地质灾害数据和资料管理平台,在2000年研制成功“万州库区移民工作地理信息系统”。之后,又逐步完善相关的数据库管理系统,充实数据分析模块,增加自动报警功能,实现了含数据管理、分析于一体的滑坡监测预警GIS系统,并相继推广到巫山、奉节两县。

系统采用面向对象的编程语言Visual C++60为开发工具,以MapInfo为基本开发平台;地质灾害监测数据库利用Microsoft SQL Server 2000创建,通过ADO技术进行数据库连接、访问。地质灾害监测预警GIS系统以大比例尺电子地图作为工作用图,可以任意缩放、漫游、能够自动查找地图目标,并与数据库相关联。该系统为管理各种工程地质、水文地质资料,为管理上述几类地质灾害监测网和监测数据,为数据的分析与结果显示,包括为群测群防工作的管理均提供了一个有效的平台,进而为滑坡稳定性的研究打下了很好的基础(系统总体结构如图2)。

图2 地质灾害监测预警GIS系统总体结构框图

根据前述功能的要求,该系统可以输出多种表达数据处理及空间分析结果的图形、图表与三维模拟图等可视化形式。图3显示了巫山县GIS系统的一个界面,显示出滑坡、道路及四类监测站的分布,即为一例。

图3 巫山GIS系统显示的GPS和倾斜监测站分布图

1GPS静态监测站;2GPS动态监测站;3流动倾斜监测站;4GPS坐标控制点

数据分析流程基本上有如下的3个方面:

(1)整个监测系统获得的数据,包括自动传输与流动观测的,经过校核确认无误后,即可存入当地地质环境监测站基础数据库。

(2)基于地理信息系统的地质灾害趋势分析及预警技术研究,包括进行监测结果的统计分析、时间序列分析、地表位移矢量图分析、滑坡的深度—位移曲线分析、位移—降雨量分析等,并进而确定在不同的地质环境下滑坡预警的阈值。

(3)所获得的滑坡变形时间变化曲线及其二维平面分布图像的结果,可用于做进一步的滑坡稳定性分析研究。

5 各类监测技术的应用与典型监测结果

51 GPS技术用于滑坡变形监测

自1999年底万州库区建成含120余个流动站的GPS滑坡变形监测网,到2002年底,共完成了8期测量。结果显示,多数滑坡近期变形速率较低,在5mm/a以下;但半边石坝与实验小学等少数滑坡年变形速率分别达84mm和49mm;关塘口、青草背等滑坡也有明显变形。图4显示了万州城区滑坡现今变形的分区特点:变形大的地区多为陡坡,有的是古滑坡分布地区;近期的变形主要和人类工程活动以及强降雨等因素有关。

图4 万州城区滑坡变形分布示意图

1GPS滑坡监测点;2滑坡;3滑移矢量;4变形较小的稳定地区

上述结果对于库区城镇的建设规划有指导意义。据了解,有的基础设施项目选在上述变形区域内,自2002年初开工,场平屡屡受阻,历时3年无法开展基本建设,付出了沉重的代价。对这几处稳定性差的滑坡体,加强了跟踪监测和研究。例如万州 SMB滑坡2003年继续发生变形垮塌,其北部区域5月以来曾发生严重变形。图5给出了3条有代表性的基线变化情况,纵坐标表示日降雨量以及GPS基线长度变化,单位为mm。由图中可以看到,2003年一季度该区变形速率不高,4月18日(即图中第108日)降大雨84mm后,滑坡变形明显加速。G123-134是接近主滑方向的测量基线,到6月累计变形量达到400m左右。除了该区是因人类工程活动触发滑坡变形因素外,强降雨的影响不可低估。

又如奉节新县城地区有大小崩塌、滑坡50余处,其中以三马山、宝塔坪、白衣庵、南竹园等大型滑坡对新建县城的影响最大。由于新县城地处复杂的地质构造部位,岩层较为破碎,冲沟发育,高阶地较窄,且连续性差。新建移民区大多分布在地势较陡的沟、谷坡上,人工开挖的高陡边坡随处可见,并以高度大、连续分布长为特点,边坡高度可达30~40m,长度数百米。高边坡的稳定性问题是奉节县城最大的潜在地质灾害问题之一。

2002年我们在奉节建立了含290个监测桩的GPS和地表倾斜变形监测网。到2003年中,整个县城近8km2范围的变形分布如图6所示,发生最大变形的地区是西部朱衣河谷坡一带的高边坡。这些地带大多是高阶地、陡坡,表现的主要地质灾害问题是建筑载荷导致的自然高、陡边坡、古滑坡失稳;因平整建筑场地而切削边坡,填平坡脚、沟谷,产生的高边坡与回填边坡的失稳等。

图5 SMB滑坡地表变形 GPS测量成果

图6 2003年奉节新县城变形等值线图

52 在滑坡工程治理安全施工阶段运用的监测技术

本阶段的监测工作主要用于评价滑坡(危岩)治理施工过程中滑坡的稳定程度,及时反馈、跟踪和控制施工进程,对原有的设计与施工组织的改进提供最直接的依据,对可能出现的险情及时发出报警信号,以便调整有关施工工艺和步骤,避免恶性事故的发生。做到信息化施工,以期取得最佳的经济效益。目前,在安全监测中使用了大量的专用仪器布设监测网,这已为广大工程技术人员所熟悉,这里仅举一例说明“RDA型地质灾害无线遥测台网”的应用成果。从2002年5月起在万州 WJW滑坡建立了无线遥测台网。该滑坡为三峡库区二期地质灾害工程治理计划项目,从2002年11月开始施工,2003年2月完成。图7所示为沿滑坡主滑方向激光测距遥测仪获得的结果。尽管施工包括59个抗滑桩的开挖与浇注,但由于设计与施工合理,整个施工期间滑坡体位移仅几个毫米,可见通过遥测台网连续监测,可以及时准确掌握滑坡变形动态,确保施工安全。

53 工程治理效果监测

仍以万州WJW滑坡为例。该滑坡治理工程采取以预应力锚拉抗滑桩为主,地表排水及生物工程为辅的综合治理方案。治理效果监测网采用了GPS、深部位移、孔隙水压力测量和钢筋应力计等仪器监测方法,在关键部位还设置了遥测台网进行连续监测。

图7 万州 WJW滑坡工程治理施工安全监测位移曲线

图8 为A2号抗滑桩上3002遥测子站2003年8月到12月观测结果的日变化曲线。由图可见:锚拉抗滑桩内力(钢筋计、锚杆计观测)和滑坡深部位移的变化与地下水孔隙压力(渗压计观测)的变化呈明显的相关关系;根据气象资料,滑坡孔隙水压力的变化与降雨亦有直接关系。但是从总趋势看,抗滑桩内力、深部位移变化不大,说明 WJW滑坡经过治理后基本上处于稳定状态,这与其他监测点仪器巡测的结果基本一致。

图8 3002遥测子站观测结果曲线显示

图9 为巫山GIS系统上分析、显示的WZB边坡倾斜变形矢量图,是使用仪器监测网进行工程治理效果监测的实例。如矢量图所示,4个测点的倾向均与坡向大体一致,2003年累计角变量≤002°,说明经过治理后的边坡稳定性良好。

54 滑坡变形应急监测

巫山县残联滑坡位于巫山新县城中心地带,滑坡区内高程在278~492m之间,为河流谷坡地形,坡角在10°~30°之间。滑坡体为第四纪坡积物,含碎石、粉质粘土,厚度0~12m,总体积约15万m3。由于本区域为斜坡区,公路及房屋等建设须对原始边坡不同程度的开挖、切坡,2001年已发现有变形发生。地勘资料表明残联滑坡周界明显,滑面渐趋形成,属推移式滑坡。2002年虽经两度治理,其西区在2003年仍有明显变形,危及其下的公路和移民楼房的安全。

图9 巫山县 WZB边坡倾斜变形矢量图

图10 巫山残联滑坡激光测距曲线(2003年9月~2004年2月)

应巫山县国土局要求,2003年9月安装了遥测台网。残联滑坡遥测台网安装在最能反映滑体变形特征的部位,四台遥测子站沿主滑方向形成一条测线。

激光测距的监测数据随时间的变化如图10所示。上条曲线为测距结果,测线长513m,滑坡向下滑移对应测线缩短,单位为mm;下条为环境温度曲线,单位为℃,横坐标为测量时间,按-年-月-日时:分格式显示。

从2003年9月12日至2004年2月3日,可大体分为两个阶段:

第一阶段:9月12日到9月27日为滑坡体中部抗滑桩完工之前,由于开挖引起边坡内部应力调整。受滑坡体上部载荷的影响,土体向前挤压。滑坡体中、下部向临空面的蠕滑变形明显,下滑速率大致均匀,约2mm/d,16天总计变化量达30mm。

第二阶段:在滑体中部的部分抗滑桩竣工后,位移速率变缓,降至05~1mm/d;到2004年2月上旬,变化量仅01mm/d。这说明抗滑治理工程对滑体变形起到了遏制作用,达到了抢险治理的目的。

6 结论

(1)基于3S技术和地面变形监测台网,基本建立了研究区典型地段滑坡监测系统。运用GPS等空间技术可以获得滑坡变形区域分布状况,不但有利于确定需要重点监测的滑坡,而且对库区城镇改造规划有指导意义。遥测台网可快速测定变形速率,是掌握滑坡动态变形趋势与开展应急监测的有效工具。

(2)为了较好地解决滑坡监测中高度的不确定性问题,需要配合使用多种类型的仪器。作者等为此研制的新型滑坡无线遥测台网和流动倾斜仪、激光测距仪,精度高,性能稳定,有较大的推广价值。

(3)由于滑坡、高边坡所处地质环境差异以及影响因素的不同,其破坏机理和危险性程度也不尽相同。正确认识、区分滑坡与高边坡的地质环景,合理布置稳定性监测点位,对其稳定性监测、分析及评价具有十分重要的意义。

在此,对参加过此项工作的杨旭东、陈诚、范国胜、李涛等同志表示感谢。

参考文献

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[3]欧阳祖熙,张宗润,张路等重庆市万州区三峡工程移民地理信息系统见:地壳构造与地壳应力文集(12)北京:地震出版社,1999:140~146

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[5]欧阳祖熙,丁凯,师洁珊等一种新型地质灾害无线遥测台网中国地质灾害与防治学报,2003,14(1):90~94

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[9]陈明金,欧阳祖熙预应力锚索抗滑桩内力反演计算见:地壳构造与地壳应力文集(17)北京:地震出版社,2004:139~145

[10]欧阳祖熙,张宗润,丁凯等基于3S技术和地面变形观测的三峡库区典型地段滑坡监测系统岩石力学与工程学报,2005(待刊)


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