地质环境监测中应该注意的问题.doc

地质环境监测中应该注意的问题 地质环境监测中应该注意的问题 Abstract the technology of GPS has been widely infiltrated into economic construction and science and technology in many fields, and has high application value. The author of this paper to the geological environment monitoring point complex measurement and ground subsidence monitoring the application of the GPS technology test, systematic introduction to GPS measurement work flow, and based on the test data calculation results, the measurement of GPS precision inspection and error analysis are discussed, put forward on the geological environmental monitoring GPS understanding of the use of GPS for the future, the application provides the experience. 摘要GPS技术目前已广泛地渗透到经济建设和科学技术的许多领域,具有很高的应用价值。本文结合作者参加的地质环境监测点复测及地面沉降监测的GPS技术应用试验,系统地介绍了GPS测量的工作流程,并通过对试验数据解算处理的结果,对GPS测量的精度检验方法及误差分析等问题进行了探讨,提出对地质环境监测中GPS使用的认识,为今后GPS的应用提供了经验。 关键词GPS技术;地面沉降测量;监测网点;复测;试验研究 全球定位系统Global Positioning System-GPS作为新一代卫星导航与定位技术,不仅具有精密准确的三维定位能力,而且其方便快捷的数据采集及处理方式在实际工作中具有很高的应用价值。目前GPS技术已经广泛的渗透到经济建设和科学技术的许多领域,并在我国大地测量、精密工程测量、地壳活动监测和资源勘查等多方面的应用中取得了成功经验,这些为GPS技术在地质环境监测的应用提供了基础。 1 地质环境监测的GPS技术应用试验 11 试验背景 我国地质环境监测工作已具有相当规模,目前仅国土资源部拥有各类地质环境监测点就有20000余个。但由于一些客观原因,相当一部分监测点平面及高程资料精度较差,直接影响到监测数据的准确性,急需复测。同时,随着社会各方对地质灾害防治的日益重视,对于地形变灾害监测的方法与水平也在不断提高,其监测手段同样面临着升级的问题。下面针对网点复测和地面沉降监测的GPS技术应用的有关问题进行探讨。 12 试验基本情况 试验选定的工作区位于东经11625′11758′,北纬3743′3956′,行政区划隶属于天津市和河北省沧州市。试验中先后建立了河北沧州C级GPS观测网、天津市C级GPS观测网及天津大港E级GPS观测网等三个静态观测网以及天津大港动态观测网,并围绕上述观测网开展了为期三个月的野外实测。 2 GPS测量工作流程 按照设计要求,试验中将测量的全过程分为GPS测量设计、野外数据采集、室内数据处理3个主要阶段,其主要工作流程。 3 GPS观测网的设计 31 观测网图形设计 考虑到使所布设的GPS网形结构尽可能稳定,并具有良好的自检能力,试验中确定了将所有级别的GPS网独立观测边均布设成三角形网,并将国家级监测点选定为GPS观测点。 32 精度标准的确定[1] 精度指标通常以网中相邻点之间的距离误差来标示,其值为 σa2bd2 式中σ网中相邻点间的距离误差mm; a与接收设备有关的常量误差mm; b比例误差ppm或10-6; d相邻点间的距离km。 本次试验是按C级网的精度要求来进行的,上式中有关参数可参照GPS监测规范要求查取。 4.精度检验对于试验观测精度,除按照常规C级网规范要求计算标准差σ值来检验外,还从以下5个方面进行了精度的评价。 41 利用Ratio值来检验基线精度 基线解结果的ratio值是指次最优的固定解的方差与最优固定解的方差的比值,通过GPSurvey基线解算程序可以解算出各条基线的ratio值。本次试验中以获得无电离层影响的固定解作为基线合格的基本条件。一般情况下ratio值越大,基线观测质量越好。通过对三种GPS网的观测数据的比较可以发现,其数据质量随基线长度的增加逐步降低,以ratio均值为例,ratio均值最大的是大港网为2381,其次是天津网为1710,最小的是沧州网为1659。 42 采用中误差及相对中误差评价 试验中利用softsury软件提供功能的可对基线向量的中误差及相对中误差进行评价。根据GPS接收机所提供资料,其理论精度应达到5mm1ppm,但在实际中,由于受接受条件方面的影响,个别情况达不到。 比较各网的相对中误差,从中可以发现,基线的中误差基本上随着基线长度的增加而增加,但相对中误差则不同步变化,这可能与仪器本身系统误差有关。 43 采用同步环及异步环的闭合差检核 由于观测环是由三台接收机同步观测的结果,因此各边是不独立的,所以在理论上其闭和差应恒为零, 但由于各种影响因素的影响,使得同步环的闭和差实际上一般不为零,虽然这种闭和差数值一般较小,但在实际工作中也常将其作为基线质量的一种检核标准。假设Wx,Wy,Wz分别为同步观测环X、Y、Z方向上坐标分量的闭和差,WS为同步环闭和差。则其应满足如下要求[1] Wx≤σ5n Wy≤σ5n Wz≤σ5n WsW2xW2yW2z≤σ53n 试验中天津GPS网的17个同步环全部能够达到C级网的规范要求,而对比B级网的要求,则除DXZ-BD-BJF同步环与规范要求相差00128m以外,其余同步环都能达到B级网的要求。 44 与常规大地测量的对比精度 为能较直观的反映GPS测量的效果,本次试验中还将GPS的解算结果同目前国家常规测量大地基准网和国家水准网的资料进行比较,该方法虽有一定的局限性,但仍可作为一种GPS观测精度的评价方法。 441 平面精度的对比 在天津市GPS网中观测点有将3个已知的国家二级三角点