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        GPS在地面沉降中的應(yīng)用

        2017-11-04 18:06:39王琚趙中飛陳建忠高玉苓何丹青楊春光
        城市地理 2017年10期
        關(guān)鍵詞:監(jiān)測網(wǎng)東營市東營

        王琚+趙中飛+陳建忠+高玉苓+何丹青+楊春光

        摘要:東營市地面沉降由背景條件和人為因素形成,在第一期東營沉降的基礎(chǔ)上,為進(jìn)一步研究和確立東營市地面沉降的空間分布規(guī)律,了解沉降現(xiàn)狀及預(yù)測發(fā)展趨勢,在東營市開展了第二次東營沉降監(jiān)測,并結(jié)合第一次東營沉降數(shù)據(jù)分析了東營沉降現(xiàn)狀。

        關(guān)鍵詞:地面沉降;GPS;東營市

        一、沉降區(qū)概況

        東營市位于山東省東北部,魯北黃河三角洲平原上,東、北兩面瀕臨渤海,西與濱州市毗鄰,南與淄博、濰坊市接壤。大地構(gòu)造區(qū)位于魯西南坳陷的西南部。東營市市域范圍內(nèi)被厚達(dá)168~420m的第四系覆蓋,巖性以粉土、粉質(zhì)粘土和砂層互層為主。第四紀(jì)沉積物以黃河沖洪積、湖沼相堆積物為主,沉積厚度370~450 m。東營市地面沉降主要有以下兩個(gè)原因:(1)由于過量抽汲地下水(或油、氣)引起水位(或油、氣壓)下降;(2)在欠固結(jié)或半固結(jié)土層分布區(qū),因土層固結(jié)壓密而造成的大面積地面下沉現(xiàn)象。

        二、理論依據(jù)

        圖1-1所示為大地高和正常高之間的關(guān)系,其中∈表示似大地水準(zhǔn)面至參考橢球面間的高差,即高程異常,H為改點(diǎn)到參考橢球面的法線距離即大地高,h為正常高。沉降量計(jì)算公式如公式1所示。

        高程異?!试俨话l(fā)生重大地質(zhì)變化的情況變化極小,可忽略不計(jì),所以我們在同一基準(zhǔn)框架下利用高等級衛(wèi)星定位測量求得多期高精度的大地高,就能獲取改點(diǎn)每觀測周期內(nèi)的高精度的沉降值。

        三、數(shù)據(jù)采集

        結(jié)合東營市地面沉降測量一期項(xiàng)目使用的19座GPS控制點(diǎn),在全市域范圍內(nèi)新增布設(shè)20座GPS控制點(diǎn),選點(diǎn)原則為在均勻分布的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)在南部廣饒地區(qū)、市區(qū)進(jìn)行加密布設(shè)。標(biāo)準(zhǔn)參照B級GPS觀測點(diǎn)施建方案。以及包含新投入運(yùn)行的墾利CORS站點(diǎn)一座。共同組建成該地區(qū)的沉降監(jiān)測網(wǎng),點(diǎn)位共計(jì)40座。在2013-2016年四年內(nèi),監(jiān)測網(wǎng)觀測每年觀測一次,時(shí)間窗口定為9-10月,按照B級衛(wèi)星定位點(diǎn)的觀測要求,每個(gè)點(diǎn)位連續(xù)觀測3天,每天連續(xù)觀測時(shí)長不小于23h30min。

        四、數(shù)據(jù)處理

        在ITRF框架下聯(lián)合北京、上海、武漢、臺灣等IGS站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,歷元與各觀測時(shí)點(diǎn)同步,解算各沉降監(jiān)測點(diǎn)間的基線,使用IGS站對監(jiān)測網(wǎng)進(jìn)行三維約束,求取各點(diǎn)在ITRF框架下的坐標(biāo)。我們將截止高度角設(shè)定為10°,以減少測站高程與天頂方向?qū)α鲗友舆t之間的相關(guān)性;采用由IGS所提供的改正數(shù)表進(jìn)行天線相位中心將隨著高度角變化的改正。在基線處理時(shí),采用GPS精密數(shù)據(jù)處理軟件GAMIT,對流層延遲改正時(shí)映射函數(shù)采用Niell模型,采用IGS最終精密星歷。

        網(wǎng)平差以IGS站為起算點(diǎn),約束監(jiān)測網(wǎng),平差計(jì)算獲得各點(diǎn)坐標(biāo)。平差時(shí)采用武漢大學(xué)COSAGPS軟件,計(jì)算出點(diǎn)位水平方向中誤差,高程方向中誤差,基線邊相對精度等,來評定沉降監(jiān)測的精度。

        結(jié)論:東營市市域范圍內(nèi),東北部及南部地區(qū)沉降明顯,其中沉降最大值出現(xiàn)在南部廣饒市漏斗區(qū),該地區(qū)年沉降率最大值達(dá)到14cm/a,需對該地區(qū)及周圍引起足夠重視。endprint

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