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环保气象

雪体滑移位移雪崩监测方案

方案介绍

雪体滑移位移雪崩监测方案面向滑移型雪崩潜在坡面、雪体缓慢蠕滑区、雪面裂缝发育区、山区公路铁路雪崩沟、高山景区、滑雪场、水电站、输电线路及冰雪科研试验场等应用场景,通过稳定锚点、雪体移动靶标以及多种位移与姿态传感手段,对雪体整体滑移、缓慢蠕变、裂缝扩展、局部加速和失稳前运动变化进行长期连续监测。

系统采用“稳定基准点—雪体移动靶标”的相对位移监测原理。锚点监测站固定于稳定基岩、深层锚固基础或确认不会随雪体移动的位置;移动靶标埋设于目标雪层内部并随雪体共同运动。当雪体发生缓慢滑移、蠕变或整体运动时,固定锚点与移动靶标之间的几何关系持续变化,系统通过拉绳位移、激光测距、倾角、GNSS及定时影像等多源手段获取雪体运动信息。

系统重点监测累计位移、单位时间滑移速度、滑移加速度、裂缝张开量、锚点结构倾角、GNSS三维位移以及现场图像,并通过边缘采集主机完成时间同步、滤波、异常判断、变化率计算、事件触发、本地存储和远程通信。

雪体位移监测的核心并不是单纯判断“移动了多少”,而是持续观察雪体是否长期运动、运动速度是否不断提高、加速度是否明显增加、裂缝是否持续扩展以及多个监测点是否出现空间一致性变化。

需要特别说明的是,雪体位移增加并不能单独等同于必然发生雪崩。雪崩风险研判应结合雪深、雪荷载、雪层温度、液态含水率、雪层压力、弱层状态、雪—地界面状态、气象、振动、次声和视频等多源数据综合分析。

监测目标

  • 连续监测雪体累计滑移位移。
  • 监测雪体单位时间滑移速度。
  • 计算雪体滑移加速度。
  • 识别雪体缓慢蠕滑过程。
  • 识别雪体持续滑移过程。
  • 识别位移速度逐渐加快过程。
  • 识别明显加速阶段。
  • 监测雪面裂缝张开量。
  • 监测裂缝张开速度。
  • 监测裂缝持续发展时间。
  • 监测雪面或目标距离变化。
  • 监测锚点结构倾角。
  • 识别锚点基础倾斜或结构变形。
  • 通过GNSS监测关键点三维位移。
  • 获取东西、南北及垂直方向位移变化。
  • 通过定时影像记录雪面裂缝和形态变化。
  • 对多种位移传感器进行交叉校核。
  • 识别传感器卡滞、锚点松动等异常情况。
  • 分析不同监测点之间雪体运动一致性。
  • 分析降雪、升温、风吹雪和融雪对滑移过程的影响。
  • 为滑移型雪崩研究提供连续过程数据。
  • 为道路、铁路、景区和工程设施风险管理提供辅助数据。
  • 建立整个雪季雪体运动长期数据库。

需求分析

滑移型雪崩和部分雪体失稳过程通常并非完全没有前期变化。在部分坡面中,积雪可能先经历缓慢蠕变和底部滑移,随后出现裂缝发展、位移速度增加、局部加速,最终可能进入快速滑动阶段。

传统人工巡查可以发现明显裂缝和雪面异常,但难以连续获得夜间、暴雪过程以及无人区雪坡的位移时间序列,同时人工进入潜在雪崩区本身具有较高安全风险。

如果只监测某一时刻累计位移,也难以判断雪体处于稳定缓慢蠕动还是已经出现明显加速。因此工程上不仅需要监测位移绝对值,还需要计算位移速率、加速度、持续时间以及裂缝发展趋势。

单一位移传感器还可能受到安装基础变化、拉绳卡滞、局部雪块运动、吹雪遮挡或雪面形态变化等因素影响。因此需要拉绳、激光、倾角、GNSS和影像等不同物理方式进行交叉验证。

高山雪坡通常缺少稳定市电和公共通信网络,并存在低温、强风、积雪覆盖、融雪水、冻融和交通中断等环境问题,因此系统还需要具备太阳能、低温储能、本地数据缓存、多种通信方式和长期无人值守能力。

监测方法

1. 拉绳位移监测

在稳定锚点监测站安装高精度拉绳式位移传感器,拉绳末端连接埋设于雪层内部的移动靶标。

当雪体沿坡面发生滑移时,移动靶标随雪体移动,拉绳长度随之变化,从而连续获取锚点与雪体之间的相对位移。

2. 激光测距监测

设置激光测距传感器,对雪面、裂缝边缘或稳定反射目标进行距离测量,用于监测裂缝张开或目标位置变化,并与拉绳位移数据进行独立交叉验证。

3. 倾角监测

在固定锚点、支架或关键结构位置配置双轴倾角传感器,连续监测监测站姿态变化。

当位移传感器显示变化,而倾角同时发生明显变化时,需要分析是否存在锚点基础倾斜、支架变形或冻胀等因素,避免将结构变化误判为真实雪体位移。

4. GNSS三维位移监测

在科研或高等级项目中,可以在移动靶标或关键位置配置GNSS位移单元,获得绝对三维坐标变化。

GNSS与拉绳相对位移相互结合,可同时获得固定基准下的相对运动和空间三维位移趋势。

5. 定时影像监测

通过定时拍照相机记录雪面裂缝、雪体表面形态、局部坍塌、风吹雪和现场扰动情况。

影像既可以按固定时间间隔采集,也可以在位移、速度或加速度达到设定事件条件时自动触发。

6. 多站点坡面监测

对于面积较大的雪崩坡面,可设置多个独立移动靶标和位移监测点,通过不同位置位移方向、速度和加速度对比,分析雪体运动的空间一致性。

7. 多参数联合监测

雪体位移可进一步与雪深、雪密度、雪水当量、雪层温度、液态含水率、雪层压力、雪荷载、雪—地界面含水、气象、振动、次声和视频进行联合分析。

应用原理

1. 相对位移原理

固定锚点位于稳定位置,移动靶标随雪体移动。

设初始时刻锚点与移动靶标距离为L0,时刻t距离为L(t),则相对累计位移可以表示为:

S(t) = L(t) - L0

通过连续测量S(t),即可形成整个雪季的雪体累计位移曲线。

2. 滑移速度

在两个时间点t1和t2之间:

V = [S(t2) - S(t1)] / (t2 - t1)

其中V为雪体平均滑移速度,可根据项目采用mm/h、cm/day或其他单位。

相比累计位移,滑移速度能够更加直接地反映雪体运动是否正在增强。

3. 滑移加速度

根据连续滑移速度可以进一步计算:

A = [V(t2) - V(t1)] / (t2 - t1)

其中A为雪体滑移加速度。

如果累计位移持续增加,并且滑移速度和加速度同时上升,说明雪体运动状态正在明显变化,应进一步结合其他雪层和气象数据分析。

4. 裂缝张开原理

激光测距设备持续测量裂缝两侧或固定参考目标之间距离。

裂缝张开量可表示为:

W = D(t) - D0

其中:

D0为初始裂缝宽度或初始距离;

D(t)为当前距离;

W为累计张开量。

裂缝张开速度可以通过W随时间的变化率进一步计算。

5. 倾角校核原理

固定监测站理论上不应随雪体移动。如果锚点倾角发生明显变化,可能说明基础发生冻胀、沉降或结构变形。

系统利用双轴倾角数据对相对位移结果进行质量控制,帮助区分:

真实雪体移动

锚点自身位置变化

两种不同情况。

6. GNSS三维位移原理

GNSS模块持续获得关键监测点坐标:

X(t)、Y(t)、Z(t)

三维位移可进一步计算为:

D3D = √(ΔX² + ΔY² + ΔZ²)

并可分别输出水平位移和高程变化,用于分析雪体真实运动方向。

7. 多源融合判断

系统通过:

拉绳位移 → 相对运动

激光测距 → 裂缝/目标距离变化

倾角 → 基准结构稳定性

GNSS → 三维绝对位移

定时影像 → 雪面形态验证

形成多个相互独立的数据证据。

当不同传感器同时出现一致变化时,雪体真实运动判断的可信度明显提高。

功能特点

  • 雪体累计位移连续监测。
  • 滑移速度自动计算。
  • 滑移加速度自动计算。
  • 缓慢蠕滑过程识别。
  • 持续滑移趋势分析。
  • 滑移加速阶段识别。
  • 裂缝张开量监测。
  • 裂缝张开速度计算。
  • 激光目标距离变化监测。
  • 双轴倾角监测。
  • 锚点稳定性诊断。
  • GNSS三维位移监测。
  • 水平位移监测。
  • 垂向位移监测。
  • 定时影像采集。
  • 事件触发影像采集。
  • 事件前后图片对比。
  • 多源位移数据时间同步。
  • 拉绳与激光数据交叉校核。
  • 拉绳与GNSS数据交叉校核。
  • 倾角异常自动识别。
  • 位移异常值识别。
  • 分钟、小时、日位移曲线。
  • 速度趋势曲线。
  • 加速度趋势曲线。
  • 多监测点空间对比。
  • 单参数阈值告警。
  • 位移速度告警。
  • 加速度变化告警。
  • 裂缝快速扩展告警。
  • 结构倾斜告警。
  • 多参数组合告警。
  • 现场事件自动记录。
  • 本地数据缓存。
  • 断网自动续传。
  • 低电压告警。
  • 通信故障告警。
  • 远程设备状态监测。
  • 远程参数设置。
  • 4G/5G通信。
  • LoRa组网。
  • RS485通信。
  • 北斗/卫星链路扩展。
  • 支持CSV/Excel数据导出。
  • 支持第三方监测平台接口。
  • 支持GIS多站点地图管理。

硬件清单

序号 设备名称 主要功能 配置建议
1 锚点数据采集主机 多传感器采集、边缘计算、本地存储、通信和供电管理 核心配置
2 雪体移动靶标 埋设于目标雪层并随雪体运动 核心配置
3 拉绳位移传感器 连续监测固定锚点与移动靶标之间的相对位移 标准/核心配置
4 激光测距传感器 监测裂缝、雪面或目标距离变化 推荐选配
5 双轴倾角传感器 监测锚点结构倾斜及姿态变化 推荐配置
6 GNSS位移监测单元 获取关键点绝对三维位移 高配/科研项目选配
7 GNSS天线 接收卫星信号 GNSS方案配置
8 定时拍照相机 记录雪面裂缝及现场环境变化 推荐选配
9 防雪相机罩 降低积雪遮挡和融雪水影响 相机方案选配
10 稳定基岩锚固组件 建立稳定监测基准点 标准配置
11 拉绳导向及保护组件 减少拉绳磨损、结冰和机械干涉 标准配置
12 太阳能供电系统 无市电高山区域独立供电 按项目配置
13 低温储能电池 夜间及连续阴雪天气供电 太阳能方案配置
14 4G/5G通信模块 公网远程数据通信 按现场配置
15 北斗/卫星通信终端 公网覆盖不足区域数据通信 无人区选配
16 LoRa通信模块 多站点短距离无线组网 选配
17 雪深监测设备 提供积雪厚度及新增降雪背景 雪崩综合站推荐
18 雪层温度监测设备 提供雪层热状态 雪崩综合站推荐
19 雪层液态含水率设备 监测湿雪及融雪过程 滑移型雪崩推荐
20 雪—地界面温湿度设备 监测底部融水及界面状态 滑移型雪崩推荐
21 多层雪层压力设备 监测雪层内部受力及荷载变化 综合站选配
22 自动气象站 气温、湿度、风速风向、降雪及辐射监测 推荐配置
23 雪崩振动监测设备 动态破裂及运动事件辅助监测 选配
24 雪崩次声监测设备 雪崩运动远距离动态事件识别 选配
25 雪崩综合监测平台 实时数据、趋势、图片、事件、预警、地图和报表 推荐配置

硬件参数

参数项目 量程/典型指标 精度或说明
产品型号 S-CG-SSM01 雪体滑移位移监测仪
拉绳位移量程 0~50 m 可根据项目定制更大量程
拉绳位移精度 ±1 mm 典型设计值
激光测距量程 0.3~70 m 典型配置
激光测距精度 ±10 mm 典型设计值
倾角测量范围 -90°~+90° 双轴倾角方向
倾角精度 ±0.01° 典型配置
GNSS水平精度 ±10 mm + 1 ppm 按选配模块、差分方式和解算条件确定
GNSS垂直精度 ±20 mm + 1 ppm 按选配模块和解算条件确定
定时相机 ≥200万像素 可根据项目升级
本地存储 ≥32 GB 可扩展
通信方式 4G/5G、北斗/卫星、LoRa、RS485 根据现场网络条件选择
供电方式 太阳能 + 锂电池 可选市电或混合供电
工作温度 -40℃~+60℃方向设计 最终以选配部件为准
防护等级 IP67方向设计 最终以整机结构和项目要求为准
主要输出 累计位移、滑移速度、滑移加速度、裂缝张开量、倾角、GNSS三维位移、现场图片、设备状态 平台统一管理

方案实现

第一步:现场踏勘

调查雪崩坡面坡度、坡向、最大雪深、历史雪崩活动、典型裂缝位置、雪体滑移方向、基岩分布、通信条件和太阳能安装环境。

第二步:确定监测剖面

根据历史滑移范围和预计运动方向确定监测剖面。大型雪坡可以设置多个监测剖面,提高空间代表性。

第三步:选择稳定锚点

优先选择稳定基岩、牢固锚栓基础或深层稳定位置,避免锚点本身因冻胀、沉降、倾斜或雪体整体拖动发生位移。

第四步:布设移动靶标

移动靶标埋入目标雪层内部,使其能够随目标雪体共同运动。具体埋深没有统一固定值,应根据雪层厚度、预期滑动面和项目监测目的确定。

第五步:规划拉绳路线

拉绳尽量沿预计滑移方向布置,避免锐角折弯、岩石切割、机械摩擦和结冰卡滞,并保证传感器具有足够剩余行程。

第六步:安装激光监测

选择稳定的裂缝边界、反射靶标或雪面目标,合理控制入射角度,并尽量降低太阳直射和吹雪遮挡影响。

第七步:安装倾角监测

倾角传感器固定于锚点主机或基准结构,用于长期监测安装结构姿态。

第八步:部署GNSS

需要厘米级三维位移时,应保证良好卫星视野,并根据项目配置基准数据、RTK/NRTK或其他差分解算条件。

第九步:部署定时相机

相机视场应能够覆盖移动靶标、主要裂缝和雪坡关键区域,同时尽量避免太阳直射和积雪长期遮挡。

第十步:部署供电系统

根据设备功耗、最低温度、冬季有效日照和连续阴雪天气核算太阳能板及低温电池容量。

第十一步:部署通信系统

有公网覆盖区域可使用4G/5G;弱网及无人区可配置LoRa中继、北斗或卫星通信,并启用本地大容量缓存。

第十二步:建立监测零点

安装完成后记录拉绳位移初始值、激光初始距离、倾角初始姿态、GNSS初始坐标和现场基准照片。

第十三步:多源一致性检查

通过人工移动测试或标准距离检查,确认拉绳、激光、倾角和GNSS数据方向及变化关系合理。

第十四步:试运行

连续运行一段时间,检查传感器零漂、拉绳顺畅性、通信、太阳能、缓存、图像和平台显示。

第十五步:正式运行

进入雪季后持续获取位移、速度、加速度、裂缝、姿态和影像数据,并根据项目研究规则逐步优化报警阈值。

数据分析

1. 累计位移分析

平台连续形成累计位移曲线,观察雪体整个雪季的总体运动量。

2. 位移速度分析

相比累计位移,位移速度更能反映雪体当前运动活跃程度。

可分别计算1小时、6小时、24小时或项目自定义时间窗口速度。

3. 加速度分析

持续分析速度变化趋势。当速度开始不断增加时,可进一步通过加速度观察是否已经进入加速运动阶段。

4. 趋势持续时间分析

区分短时间单次扰动和持续多小时、多日的稳定运动趋势,避免仅根据单个异常点进行判断。

5. 裂缝发展分析

统计裂缝累计张开量、张开速度及持续时间,并与雪体位移同步比较。

6. 倾角质量控制

如果拉绳位移和倾角同时发生异常变化,应优先检查锚点和结构状态。

如果拉绳位移明显增加但锚点倾角稳定,则更支持雪体实际相对运动的判断。

7. GNSS三维运动分析

分析水平和垂向位移分量,并与坡面方向比较,判断运动方向是否与雪体预计滑移方向一致。

8. 多源一致性分析

当拉绳、激光、GNSS和影像均显示同方向变化时,可以形成更加可靠的雪体运动证据。

9. 多监测点空间分析

比较坡面上部、中部、下部或不同剖面的位移变化,可以判断雪体是局部块体运动还是较大区域共同运动。

10. 降雪加载关联

将雪深、雪水当量和降雪数据与位移同步分析,观察新增雪荷载以后雪体滑移是否增强。

11. 温度关联分析

将分层雪温和气温与位移曲线进行比较,分析升温和融雪期间雪体运动变化。

12. 液态含水率关联分析

对于滑移型雪崩,可将雪层液态含水率与位移速度进行联合分析,观察雪体湿化以后滑移是否出现加速。

13. 雪—地界面关联分析

将底部水膜、界面湿润状态和位移数据放在同一时间轴,可研究雪体底部摩擦条件变化与整体滑移之间的关系。

14. 压力与荷载关联分析

结合多层雪层压力和雪荷载数据,研究新增加载及内部受力变化与雪体运动之间的关系。

15. 事件回溯

系统自动保存异常事件发生前后一定时间范围内的位移、速度、加速度、裂缝、倾角、GNSS和现场影像,便于后续完整复盘。

预警决策

雪体滑移位移监测不应采用全国统一的固定位移值作为雪崩报警阈值。不同坡面坡度、雪厚、地表粗糙度、雪层结构、气候条件和滑移类型差异明显,应依据长期背景值、历史事件及多源数据建立本地化预警规则。

一级:位移活动关注

累计位移开始持续增加,但滑移速度总体较低且变化稳定。

系统动作:记录雪体滑移事件,持续观察速度和裂缝变化。

二级:滑移增强提示

滑移速度明显高于正常背景,并持续一定时间。

系统动作:提高数据采集和影像频率,并关联雪深、雪温、含水率和气象数据。

三级:加速与裂缝发展提示

位移速度持续增加、加速度明显上升,同时裂缝张开量或张开速度增加。

系统动作:形成重点异常事件,自动调取影像和多源监测信息,提示专业人员进行重点研判。

四级:多源异常风险辅助提示

拉绳、激光或GNSS同时确认雪体持续加速,裂缝不断扩展,并且同期出现雪层压力、含水率、界面水膜、振动、次声或其他雪崩相关异常。

系统动作:进入综合风险研判流程,向管理平台和相关人员发送高级别辅助预警信息。

锚点异常告警

当倾角发生明显异常,而位移数据同时发生突变时,应优先检查锚点基础或安装结构,防止产生误报。

传感器异常告警

拉绳长时间无响应、激光持续无有效回波、GNSS定位质量异常、相机离线、低电压或通信中断时,系统发送设备状态告警。

所有位移、速度和加速度预警值均应在项目运行过程中根据当地背景数据和实际雪崩事件持续优化。

方案优点

直接监测雪体运动

相比仅通过气象和雪层状态间接推断风险,本系统直接获得雪体真实运动过程数据。

不仅看位移,更看趋势

同时分析累计位移、速度、加速度、持续时间和裂缝变化,更适合识别运动逐渐增强过程。

稳定基准结构清晰

采用固定锚点与移动靶标相对测量方式,监测物理关系直观,便于数据解释和现场校核。

多源交叉验证

拉绳、激光、倾角、GNSS和现场影像采用不同测量原理,可有效降低单传感器异常造成的误判。

具备锚点自检能力

倾角传感器能够发现基础或支架姿态变化,提高长期无人值守数据质量。

支持三维位移

高配GNSS方案不仅能知道移动量,还可获得雪体真实空间运动方向。

影像辅助解释

定时或事件照片可用于验证裂缝、雪面坍塌、吹雪或施工干扰,提高事件可解释性。

高寒无人值守

太阳能、低温储能、本地缓存及卫星通信能力适合偏远高山长期运行。

模块化定制

可根据预算、坡面条件和科研需求灵活选择拉绳、激光、GNSS、相机及辅助雪层设备。

雪崩综合系统兼容

可直接与雪深、雪温、含水率、雪层压力、振动、次声和视频AI等系统融合。

应用领域

  • 滑移型雪崩潜在坡面。
  • 雪崩沟。
  • 高山积雪坡面。
  • 雪体蠕滑监测。
  • 雪面裂缝监测。
  • 山区公路雪崩风险区域。
  • 铁路沿线雪崩风险区域。
  • 高山隧道口上方雪坡。
  • 滑雪场重点危险坡面。
  • 高山景区。
  • 索道沿线。
  • 水电站周边雪坡。
  • 输电线路高山雪坡。
  • 通信基站周边雪坡。
  • 高寒矿区。
  • 高山工程施工区。
  • 冰雪科研试验场。
  • 冰冻圈观测站。
  • 积雪力学研究。
  • 滑移雪机理研究。
  • 雪—地界面摩擦研究。
  • 高校科研院所野外台站。
  • 高寒无人区长期监测。

效益分析

过程感知效益

将传统人工偶发观察转变为连续累计位移、速度、加速度和裂缝变化时间序列,使雪体运动全过程可量化。

雪崩风险研判效益

能够提供雪体是否正在移动、移动是否持续增强、裂缝是否发展等直接物理证据,为综合风险研判增加重要运动状态参数。

误报控制效益

多源位移、倾角和现场影像相互校核,可帮助识别锚点变形、传感器卡滞和局部雪块运动造成的异常。

交通安全效益

山区公路和铁路可以持续掌握道路上方重点雪坡运动变化,为巡查、临时交通管理和防雪工程管理提供数据支持。

景区与滑雪场效益

重点危险雪坡可以建立完整雪季位移和裂缝记录,为专业雪情巡查提供补充依据。

高寒工程效益

水电、输电和通信工程可远程掌握设施周边高山积雪持续滑移状态,减少人员反复进入危险坡面。

科研效益

位移、速度、加速度、裂缝和三维运动与雪温、液态水、雪层压力和气象同步后,可用于研究滑移雪发展机理。

无人值守效益

太阳能、低温储能、卫星通信和断网缓存可以显著减少偏远雪区现场巡检次数。

长期数据资产效益

长期积累雪体运动、气象和雪层状态数据后,可逐步建立当地滑移雪背景数据库,并用于优化项目预警规则和科研模型。

国标规范

雪体滑移位移雪崩监测属于雪崩过程、位移测量、GNSS、激光测距和冰冻圈综合监测应用。工程实施可结合以下标准及技术资料。

1. GB/T 18314-2024《全球导航卫星系统(GNSS)测量规范》:用于GNSS位移监测、精度等级、实施方法及数据处理参考。

2. GB/T 35229-2017《地面气象观测规范 雪深与雪压》:用于雪区观测环境、积雪相关参数和质量控制参考。

3. GB/T 4208-2017《外壳防护等级(IP代码)》:用于户外采集主机、连接器、机箱和传感器结构防护设计参考。

4. GB/T 7247.1-2024《激光产品的安全 第1部分:设备分类和要求》:用于激光测距设备安全等级和工程使用参考。

5. WMO-No.8 Volume II《Guide to Instruments and Methods of Observation — Measurement of Cryospheric Variables / Snow》:用于雪和冰冻圈观测方法、仪器布设及数据质量控制参考。

6. WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF滑移雪和雪崩研究资料:用于滑移雪、裂缝发展、雪崩过程和多源监测方法参考。

以上标准和资料主要用于方案设计、安装、方法和数据质量参考,不代表产品已经取得相应认证。正式项目应以现行标准、招标文件、所在地法规、最终设备选型和项目技术协议为准。

参考文献

[1] GB/T 18314-2024,《全球导航卫星系统(GNSS)测量规范》。

[2] GB/T 35229-2017,《地面气象观测规范 雪深与雪压》。

[3] GB/T 4208-2017,《外壳防护等级(IP代码)》。

[4] GB/T 7247.1-2024,《激光产品的安全 第1部分:设备分类和要求》。

[5] World Meteorological Organization. Guide to Instruments and Methods of Observation, WMO-No.8, Volume II: Measurement of Cryospheric Variables.

[6] McClung, D. & Schaerer, P. The Avalanche Handbook.

[7] WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF:Glide Snow / Avalanche Monitoring and Research Materials.

[8] 雪体滑移、积雪蠕变、裂缝演化、雪—地界面及雪崩多参数监测相关研究资料。

案例分享

典型案例:山区公路雪崩沟雪体滑移监测

以下案例为典型项目方案模板,用于说明系统应用方式,不作为具体S-CG-SSM01已交付项目业绩。

某山区公路上方存在较大面积季节性积雪坡面,历史雪季中曾出现雪面裂缝以及局部积雪沿地表缓慢移动现象。

过去主要依靠道路巡查人员远距离观察坡面,但降雪、夜间和恶劣天气期间难以持续掌握坡面运动情况。

项目在两个重点雪崩沟布设多套雪体滑移位移监测站。

每个监测站采用稳定基岩锚点,在目标雪层内埋设移动靶标,通过拉绳位移连续记录相对运动,并增加双轴倾角和定时相机。

重点裂缝区域另外配置激光测距设备。

正常稳定时期,雪体每天存在少量缓慢运动,累计位移曲线平稳,速度保持在较低水平。

一次连续降雪后,雪深和雪荷载明显增加,滑移位移也开始持续增长。

初始阶段位移虽然增加,但滑移速度变化较小,平台将其记录为一般滑移活动。

随后气温逐渐升高,雪层底部融水增加,系统发现雪体位移速度连续数小时增加。

与此同时,激光测距记录的裂缝宽度也开始持续扩大。

平台形成:

新增积雪加载 → 雪体缓慢滑移 → 升温融雪 → 滑移速度提高 → 裂缝逐渐张开 → 雪体进入明显加速阶段

的连续过程记录。

由于锚点倾角始终保持稳定,而拉绳和激光均显示一致变化,因此可以排除监测结构自身倾斜造成的明显假位移。

系统随后将该事件提升为重点滑移异常,并自动增加现场照片采集频率。

道路管理人员可结合雪深、雪温、气象、位移和现场影像进行综合研判,为是否增加巡查、加强道路管理或启动其他防护措施提供数据依据。

典型案例:滑雪场重点危险雪坡监测

某高山滑雪场在部分陡坡区域存在季节性雪面裂缝,需要在整个雪季持续掌握裂缝和雪体运动。

项目采用拉绳位移、激光裂缝测量和定时影像联合方案,并同步接入滑雪场原有雪深和自动气象站。

系统每天自动形成位移趋势和裂缝张开曲线。

当雪体长期处于稳定状态时,累计位移缓慢增加,裂缝变化较小。

当某一阶段裂缝张开速度和雪体滑移速度同时增加时,平台自动将该坡面标记为重点关注区域。

雪场专业人员可以结合现场雪坑、雪层结构和人工巡查结果进行进一步判断。

长期运行后,可建立不同降雪、升温和雪况条件下该坡面的位移背景数据,提高后续雪季监测阈值设置的本地化程度。

典型案例:科研型高山滑移雪监测站

针对滑移型雪崩形成机理研究,可以在高山试验坡建设高配置雪体运动综合站。

系统配置拉绳位移、激光测距、GNSS、双轴倾角、定时影像,并同步接入分层雪温、雪层液态含水率、雪—地界面温湿度、多层雪层压力和自动气象站。

研究人员可以在同一时间轴观察:

雪体累计位移

滑移速度

滑移加速度

裂缝张开

雪层温度

雪层液态含水率

雪—地界面湿润状态

新增雪荷载

气温与太阳辐射

等多种参数。

例如,当雪—地界面液态水逐渐增加以后,如果GNSS和拉绳同时记录到滑移速度开始提高,则可以研究底部湿润和雪体整体运动之间的时序关系。

如果最终发生实际滑移或雪崩事件,还可以利用事件前数小时至数日的连续数据研究速度、加速度、裂缝以及界面状态的演化,为后续科研模型和本地化监测算法提供基础数据。

典型案例:高寒无人区长期位移观测

对于没有4G覆盖的高寒无人区,可以采用低功耗采集主机、太阳能低温储能、大容量本地存储和北斗/卫星通信方案。

系统平时采用低频监测和本地缓存,当位移速度或加速度达到项目设定条件时自动提高采集频率,并通过卫星链路优先上传事件摘要。

完整高频原始数据继续保存在本地存储中,待现场维护或通信条件允许时下载。

这种运行方式能够兼顾高寒无人区能源条件、通信成本和长期数据连续性,适用于雪崩科研、冰冻圈长期观测及高山工程安全监测。

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