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GPS在地面沉降中的应用

2017-11-04王琚赵中飞陈建忠高玉苓何丹青杨春光

城市地理 2017年10期
关键词:监测网市域基线

王琚+赵中飞+陈建忠+高玉苓+何丹青+杨春光

摘要:东营市地面沉降由背景条件和人为因素形成,在第一期东营沉降的基础上,为进一步研究和确立东营市地面沉降的空间分布规律,了解沉降现状及预测发展趋势,在东营市开展了第二次东营沉降监测,并结合第一次东营沉降数据分析了东营沉降现状。

关键词:地面沉降;GPS;东营市

一、沉降区概况

东营市位于山东省东北部,鲁北黄河三角洲平原上,东、北两面濒临渤海,西与滨州市毗邻,南与淄博、潍坊市接壤。大地构造区位于鲁西南坳陷的西南部。东营市市域范围内被厚达168~420m的第四系覆盖,岩性以粉土、粉质粘土和砂层互层为主。第四纪沉积物以黄河冲洪积、湖沼相堆积物为主,沉积厚度370~450 m。东营市地面沉降主要有以下两个原因:(1)由于过量抽汲地下水(或油、气)引起水位(或油、气压)下降;(2)在欠固结或半固结土层分布区,因土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象。

二、理论依据

图1-1所示为大地高和正常高之间的关系,其中∈表示似大地水准面至参考椭球面间的高差,即高程异常,H为改点到参考椭球面的法线距离即大地高,h为正常高。沉降量计算公式如公式1所示。

高程异常∈再不发生重大地质变化的情况变化极小,可忽略不计,所以我们在同一基准框架下利用高等级卫星定位测量求得多期高精度的大地高,就能获取改点每观测周期内的高精度的沉降值。

三、数据采集

结合东营市地面沉降测量一期项目使用的19座GPS控制点,在全市域范围内新增布设20座GPS控制点,选点原则為在均匀分布的基础上,重点在南部广饶地区、市区进行加密布设。标准参照B级GPS观测点施建方案。以及包含新投入运行的垦利CORS站点一座。共同组建成该地区的沉降监测网,点位共计40座。在2013-2016年四年内,监测网观测每年观测一次,时间窗口定为9-10月,按照B级卫星定位点的观测要求,每个点位连续观测3天,每天连续观测时长不小于23h30min。

四、数据处理

在ITRF框架下联合北京、上海、武汉、台湾等IGS站进行数据处理,历元与各观测时点同步,解算各沉降监测点间的基线,使用IGS站对监测网进行三维约束,求取各点在ITRF框架下的坐标。我们将截止高度角设定为10°,以减少测站高程与天顶方向对流层延迟之间的相关性;采用由IGS所提供的改正数表进行天线相位中心将随着高度角变化的改正。在基线处理时,采用GPS精密数据处理软件GAMIT,对流层延迟改正时映射函数采用Niell模型,采用IGS最终精密星历。

网平差以IGS站为起算点,约束监测网,平差计算获得各点坐标。平差时采用武汉大学COSAGPS软件,计算出点位水平方向中误差,高程方向中误差,基线边相对精度等,来评定沉降监测的精度。

结论:东营市市域范围内,东北部及南部地区沉降明显,其中沉降最大值出现在南部广饶市漏斗区,该地区年沉降率最大值达到14cm/a,需对该地区及周围引起足够重视。endprint

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