基于CORS系統(tǒng)RTK技術(shù)的地表沉降數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用

趙曉東　孫文超

摘 要：傳統(tǒng)沉降監(jiān)測(cè)手段主要是全站儀、水準(zhǔn)儀，平面測(cè)量和高程測(cè)量需分開(kāi)進(jìn)行；需要大量的測(cè)量人員、耗時(shí)、費(fèi)力、測(cè)量效率低；將CORS系統(tǒng)RTK技術(shù)應(yīng)用到礦山沉降監(jiān)測(cè)中，通過(guò)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行似大地水準(zhǔn)面數(shù)據(jù)處理，能滿足精度的要求，又可提高速度和效率，具有廣闊的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。

關(guān)鍵詞：CORS系統(tǒng)；RTK技術(shù)；地表沉降；似大地水準(zhǔn)面

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.229

1 前言

濟(jì)陽(yáng)礦區(qū)屬于黃河北煤田，地表巖移參數(shù)缺乏，為了地表移動(dòng)變形機(jī)理及參數(shù)研究，則開(kāi)展地表沉降變形觀測(cè)。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段主要采用全站儀進(jìn)行平面測(cè)量、水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量，需要大量的測(cè)量人員、耗時(shí)、費(fèi)力、測(cè)量效率低，制約了巖移觀測(cè)工作的順利進(jìn)展。將CORS系統(tǒng)RTK技術(shù)應(yīng)用到礦山沉降監(jiān)測(cè)中，是目前沉降監(jiān)測(cè)發(fā)展的熱點(diǎn)之一?，F(xiàn)CORS系統(tǒng)全網(wǎng)覆蓋，平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)。而通過(guò)對(duì)CORS RTK數(shù)據(jù)進(jìn)行處理提高精度，使之滿足于地表沉降。本文通過(guò)對(duì)CORS RTK技術(shù)在黃河北煤田濟(jì)陽(yáng)礦區(qū)地表沉降監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究以及觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行大地水準(zhǔn)面精化，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 CORSRTK技術(shù)在靳家井田地表沉降監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

濟(jì)陽(yáng)煤礦位于濟(jì)南市濟(jì)陽(yáng)縣，礦區(qū)所在位置地面起伏較為平坦，多為農(nóng)田。為了研究地表巖移規(guī)律，在二采區(qū)地表建立地表巖移觀測(cè)站，沿工作面走向方向布設(shè)一條觀測(cè)線，設(shè)置了62個(gè)觀測(cè)點(diǎn)， 工作面近似傾向方向布設(shè)兩條觀測(cè)線，設(shè)置了58個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。 數(shù)據(jù)采集采用濟(jì)南CORS基站，應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行平面和高程測(cè)量。由于區(qū)域范圍小且平坦，大地水準(zhǔn)面采用平面擬合。為了提高擬合精度，在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)平均布設(shè)7個(gè)GPS點(diǎn)控制點(diǎn)，依擬合出的黃河北煤田濟(jì)陽(yáng)礦區(qū)的似大地水準(zhǔn)面，對(duì)CORS所測(cè)定的大地高加入高程異常值求得各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的正常高。

在應(yīng)用RTK施測(cè)過(guò)程中，為了提高內(nèi)符合精度，觀測(cè)次數(shù)為5次，設(shè)置采樣率為1S，每次觀測(cè)時(shí)間為10S，并采用支架進(jìn)行穩(wěn)定支護(hù)。為檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)RTK高程測(cè)量的精度，采用日本生產(chǎn)DL—101C電子水準(zhǔn)儀及條形碼水準(zhǔn)尺按四等水準(zhǔn)測(cè)量要求對(duì)局部10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果可知GPS擬合高與四等水準(zhǔn)所測(cè)正常高的較差為2-10mm之間，完全滿足四等水準(zhǔn)的精度要求。局部監(jiān)測(cè)點(diǎn)的GPS擬合高與第三期四等水準(zhǔn)所測(cè)正常高的較差見(jiàn)表1。

為檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)RTK平面測(cè)量的精度，采用徠卡全站儀TCR802對(duì)局部10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面進(jìn)行了兩期測(cè)量，進(jìn)行兩期全站儀觀測(cè)數(shù)值較差與同時(shí)兩期RTK觀測(cè)數(shù)值較差，進(jìn)行比較可知使用RTK的測(cè)量方式與全站儀等傳統(tǒng)測(cè)量方式平面坐標(biāo)基本一致。

由于巖移觀測(cè)主要是沉降觀測(cè)，所以根據(jù)繪制比較傾向觀測(cè)線最后一期水準(zhǔn)測(cè)量與RTK下沉量觀測(cè)值，對(duì)比結(jié)果表明，使用RTK測(cè)量與傳統(tǒng)測(cè)量方式的結(jié)果一致，這說(shuō)明借用方便快捷的動(dòng)態(tài)RTK觀測(cè)手段可替代傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量手段進(jìn)行厘米級(jí)的地表沉降觀測(cè)，即保證了觀測(cè)精度，又極大地提高了工作效率。

3 結(jié)論

實(shí)踐研究表明：CORS RTK技術(shù)其平面精度可以滿足巖移監(jiān)測(cè)的精度要求，但其高程定位精度大約為±2.5cm～5.0cm，在有足夠數(shù)量的GPS/水準(zhǔn)點(diǎn)的情況下，可以直接采用GPS/水準(zhǔn)擬合的方法得到高精度的區(qū)域似大地水準(zhǔn)面。當(dāng)測(cè)區(qū)范圍較小且平坦時(shí)，采用平面擬合的方法即可得到理想的擬合效果，GPS擬合高程測(cè)量可以達(dá)到四等水準(zhǔn)測(cè)量精度要求。通過(guò)對(duì)似大地水準(zhǔn)面的精化，CORSRTK精度滿足于地表沉降的要求。與傳統(tǒng)水準(zhǔn)測(cè)量相比較，該方法既能滿足精度的要求，又可提高速度和效率，具有廣闊的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。

作者簡(jiǎn)介：趙曉東（1983-），男，大學(xué)，工程師，主要從事地質(zhì)測(cè)量防治水的研究與實(shí)踐工作。