摘 要：【目的】为迅速识别坡体突然加速变形至破坏时的变形信息，提高监测系统的响应能力，提出了一种将惯性测量数据与GNSS监测位移在水库岸坡变形监测中进行融合的方法。
【方法】在岸坡表面布设惯性传感器和GNSS观测点，首先通过用惯性测量数据解算监测点的变形速度和位移，由GNSS观测值定期校准的方式，建立数据融合流程。
然后通过模拟圆弧形滑坡从等速至加速变形的过程，将仿真数据代入融合模型论证。
在此基础上，将融合方法应用于水库岸坡的位移监测实例中加以分析。
【结果】结果显示：惯性测量融合GNSS的方法在坡体突然加速变形时可快速识别变形信息；GNSS观测值在岸坡缓慢变形期间可对竖向、水平方向的速度和位移进行校准。
【结论】结果表明，此方法能对坡体上监测点在加速变形时的速度和位移进行及时追踪，并可为岸坡稳定性的评价及监测提供多源数据，后续可开展室内试验实现融合模型的全面评估。
关键词：变形监测;水库岸坡;GNSS;数据融合;惯性测量;作者简介：李程(1986—),女，高级工程师，博士，硕士研究生导师，主要从事地质灾害监测方法的研究。
基金：河北省自然科学基金青年基金资助项目(D2020210005);河北省人社厅留学回国人员资助项目(C20190512);国家重点研发计划项目子课题(2021YFB2301203-3);引用：李程, 宋胜武. 惯性测量融合 GNSS 监测水库岸坡变形初探[J]. 水利水电技术(中英文), 2023, 54(11): 170- 180. LI Cheng, SONG Shengwu. Data fusion of inertial measurement and GNSS in reservoir bank slope deformation monitoring [J] . Water Resources and Hydropower Engineering, 2023, 54(11): 170- 180.0 引 言惯性测量单元(IMU,Inertial Measurement Unit的缩写)由一个三轴加速度传感器和一个三轴陀螺仪构成，可测量载体的线加速度和角速度，测量信息可以解算为载体测点的航向、姿态、速度及位置等。
长期以来，IMU的应用主要局限在航空、航天及军事领域。
近年来，微机电系统(MEMS)的高速发展催生了微陀螺仪和微加速度计，推动了惯性测量技术在民用领域的使用。
目前，市场上有很多MEMS IMU模块除了嵌入陀螺仪和加速度传感器之外，也配备了磁场传感器，用于测量传感器测量轴向上的磁场强度，这一数据可用来校正陀螺仪数据偏移，如Xsens的MTi 1系列，Bosch Sensortec的ASSNs系列，TDK InvenSense的9轴Motion Tracking系列等。
近年来，国内科研院所针对岩土体变形监测，也相继研发了基于MEMS的惯性传感器系统。
如：张永权基于惯性测量原理研制了柔性测斜仪和横向轨迹仪，可直接埋设在滑坡体中测量滑坡深部位移和利用预埋管道测量滑坡主滑方向上的水平位移及横向位移；徐春莺基于MEMS 9轴传感阵列研制了水下岩土体的沉降监测系统，通过重构水下地形得到不同位置、不同时段的水下岩土体沉降量。
陈声震研发了基于MEMS惯性传感器的柔性位移计及微惯性轨迹测量系统，并使用该系统对面板堆石坝大坝面板的挠度进行了测量。
笔者使用MEMS加速度计监测隧道开挖造成的地表沉降，得到了隧道上方地表不同位置的倾斜变形,进一步通过MEMS加速度计和磁力计组成三维电子罗盘，参照全球导航卫星系统(GNSS),对水库岸坡测点的姿态和位置变化情况进行了监测。
GNSS(Global Navigation Satellite System)即全球导航卫星系统，常用的有美国的GPS、中国的北斗卫星导航系统等。
对于缓变型地质灾害监测，多采用静态相对定位技术。
这种技术需要采用多台GNSS接收机按照预先设计好的网形长时间同步接收载波相位观测值，才能得到高精度数据。
目前GNSS 已被广泛应用于滑坡地表变形监测。
GNSS 观测具有精度高、速度快、全天候等优点，但该监测方法在实际应用时也存在一些问题，比如接收机成本较高，且由于水库多修建在高山峡谷中，卫星信号易被遮挡，接收机容易受到多路径效应影响，精度会有所降低。
此外，GNSS 动态变形监测精度较低，无法胜任动态微量变形监测；相较于水平位移，竖直位移的观测精度并不突出；数据误差