一、项目背景
某露天矿外排土场下部有大量务工人员居住，在降雨情况下，易发生地质灾害，造成人员财产损失(如图1、图2所示)。为加强露天矿边坡监测监控，保障人员安全，技术人员本着“降本增效”原则，充分发挥现有人员及设备功能，研究出了露天矿排土场地表应急监测系统。
该监测系统结合现场边坡和地形情况，借助“测量机器人自动化监测系统”，从设计到选址、施工完全独立自主完成，合理利用原有旧的设备配件，结合无人机航测技术，定期更新监测点坐标，提高监测精度，利用4G网络技术，保障了数据传输的效率，及时将监测数据传输至监测室进行数据分析。
图1 露天排土场易滑坡区域现状图
图2 排土场下方居民房屋
二、研究内容
1.基本原理
该系统主要利用电子测距技术和电子测角技术。电子测距是利用电磁波在空气中传播的速度为已知这一特性，测定电磁波在被测距离上往返传播的时间来求得距离值。GPS-RTK测量由一个参考站、多个流动站和数据通讯系统组成，流动站利用数据通讯链接，接收来自参考站的改正数，从而获得高精度的坐标值。
系统目标：通过GEOMOS软件，使用无线网络、数据传输等技术，远程遥控智能全站仪监测设备，自动定期对指定监测点开展监测工作。
系统达到的效果：系统能自动分析监测数据，对变形情况进行预报预警。
图3 现场监测图
2.技术特点
(1)该监测系统所能达到的监测精度为厘米级，监测周期为5分钟至2小时，可以根据监测需要调整监测周期，保障了监测的及时性。
(2)监测精度高，达到厘米级监测精度，实时在线、实时分析、即时告警。
(3)通过自主研发的GPS静态测量控制装置，可定期对监测主机处控制点进行检核校正，随时更新测站点坐标，避免因震动等因素产生监测误差，提高了监测精度。
(4)该系统采用开放的数据接口，可持续升级高版本的智能全站仪，室内外均可应用，系统工作温度范围为(-35℃-40℃)，在雨季边坡监测中应用良好。
图4 监测用棱镜
该成果关键技术设备硬件包括：智能全站仪，监测棱镜，台式电脑，4G网络模块，软件系统主要是GEOMOS软件(如图3-图5所示)。
图5 GEOMOS软件
3.基本功能
该系统监测范围南北长约630米，东西方向长约300米，如图6所示，覆盖1430至1360平盘边坡区域，现场共布设地表监测点38个，间距约50米，监测周期2小时，该地表监测系统是通过GEOMOS软件，使用无线网络、数据传输等技术，远程遥控智能全站仪监测设备，自动定期对指定监测点开展监测工作，并能自动分析监测数据，对变形情况进行预报预警(如图7、图8所示)。通过geomos系统，远程控制仪器，监测结果通过自己设计实时传输到数据中心(如图9所示)。
图6 监测区域示意图
图7 监测系统流程图
图8 geomos系统的操作界面
图9 数据中心
三、应用效果
1.经济效益
该系统完全自己设计、施工，技术成本投入很低。与外委施工相比，在设备备件、现场安装、技术服务等方面共节省费用约120万元。若边坡失稳滑坡，治理费用预计1000万元，通过有效监测，避免了滑坡事故的发生。
2.社会效益
建立运行地表监测系统，有效提高了该区域边坡监测监控力度，目前该套系统运行良好，保障了安全生产。
四、推广应用前景
该系统图形化分析，提供报表，开放的数据接口，功能模块化，易于扩展，可持续升级高版本的智能全站仪;应用条件为距监测站3km以内范围;针对露天矿边坡、排土场、建筑物变形监测等方面，均可利用该套系统技术原理进行自动化监测。
