基于CORS系统的变形监测方法研究与应用

基于CORS系统的变形监测方法研究与应用

发表时间：2018-10-01T17:02:56.430Z 来源：《基层建设》2018年第26期作者：张建福1.2

[导读] 摘要：所谓变形监测，就是利用测量仪器及其他专用仪器和方法，对变形现象进行监测和观测的工作，其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的位置和形状变化的空间状态和时间特征。

1.青海省地矿测绘院青海西宁 810012

2.青海省高原测绘地理信息新技术重点实验室青海西宁 810012

摘要：所谓变形监测，就是利用测量仪器及其他专用仪器和方法，对变形现象进行监测和观测的工作，其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的位置和形状变化的空间状态和时间特征。文章重点就基于CORS系统的变形监测方法研究与应用进行分析，以供参考。

关键词：CORS系统；变形监测；研究；应用

引言

变形是自然界普遍存在的现象，它是指变形体在各种负荷作用下，其形状、大小及位置在空间和时间中的变化。自然界的变形引起的危害现象很普遍，如地震、滑坡、岩崩、地表、沉陷、火山爆发、溃坝、桥梁与建筑物的倒塌等。地表变形可以是自然原因产生的，如板块运动、地球内部岩浆的活动等，也可能是人工的原因。江河流域由于年代很新的地层沉积物也可以引起地表不稳定，我国的华东地区不少地方都存在这一问题，地表不稳定给工程带来了很大影响。

1 CORS系统概述

连续运行参考站系统其英文的简称是CORS系统，CORS系统的理论源于二十世纪八十年代中期加拿大提出的“主动控制系统”，虽然这个理论最初是为了提高静态基线的解算精度，但随着RTK技术的发展，该理论与RTK技术结合，成为CORS系统的理论基础。换而言之，CORS系统就是利用现有的公共通信网络作为传输手段，利用现代计算机技术对海量数据进行优化，实时地向不同类型、不同需求的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值，各种改正数、状态信息以及其他有关GPS服务项目的系统。连续运行参考站系统与常规的单基站差分定位方案相比，CORS技术能准确的提供定位的准确性。有覆盖范围的增加，能调高在覆盖范围内的定位数据的准确性，通过合理的模型的建立能减少各种系统的产生的误差，通过终端服务器的控制和分析最终提供更加准确的定位。

2 CORS系统分类研究

2.1单基站CORS

所谓的单基站就是连续运行站只有一个，类似于一个和多个RTK相加，基准站被连续运行的基站所代替，基站又作为服务器，经过相关的软件对卫星的状态进行实时的检测，将储存的静态数据进行实时的传输差分信息。

2.2多基站CORS

在一个区域内有多个连续运行基站的存在，一个个单基站组成了多基站系统，一个单基站对应一个单基站系统，通过基站数据的采集由计算机软件计算基站和流动站之间的相对距离，流动站就能接受到距离近的基站发出的差分。

2.3网络CORS

通过专业的软件，对区域内的基站的坐标进行准确的定位，通过坐标对观测的数据进行误差改正，尽可能消除区域内流动站观测数据的系统误差，获得高精度的实时定位结果。

3 CORS系统站址的选择

对测量数据的准确性有着十分重要的影响，地址的选择涉及到信号的传输。因此，连续运行参考站系统站址一般都选择建在比较开阔的空间内，对信号的传输不能形成干扰，同时还要求维护要方便。在地址的选择上既要满足精度的要求，又要降低基站的建设成本。楼顶上建设基站是一个很好的选择，既不会对信号产生干扰，有方便于维护。对于不存在高层建筑的地域，在比较空旷的山顶建立基站也是可想的，首先保证了传输信号的不受干扰，其实这一点是最重要的，只有传输的信号不受干扰才能保证传输数据的准确。

4 基于CORS系统的变形监测方法研究与应用

4.1GPS变形监测技术

根据监测对象的特点，有三种不同作业和监测模式，即周期性重复测量、固定GPS测站连续观测和实时动态监测。第一种是最常用的，每一个周期测量监测点之间的相对位置，通过计算两个观测周期之间相对位置的变化来测定变形，数据处理方式是静态相对定位，这种常规的用GPS进行变形监测的方法是依据某期上的观测资料进行相对定位，求得变形监测点的三维坐标，并将其作为变形监测中的参考标准，然后采用类似方法进行定期或不定的复测；第二种方式是在一些重点和关键地区或敏感工程建筑物布设永久GPS观测站，在这些测站上连续观测，数据传输到数据处理中处理，这种监测方式在许多工程中应用，例如测量大坝变形、研究地壳运动、监测滑坡的稳定性等。由于研究的是缓慢的变形，所以在数据处理时，几分钟甚几十分钟的观测数据可作为一组，用静态相对定位方式处理；第三种主要是实时监测工程建筑物的动态变形，如大桥在荷载作用下的快速变形这种测量的特点是采样密度高，例如每秒钟采样一次，而且要计算各个位置。

4.2基于CORS系统的变形监测模型

基于CORS系统的变形监测方法主要是利用CORS基准站，将CORS基准站和监测站组网，然后进行解算。利用CORS系统进行变形监测有静态后处理和动态实时监测两种模型，其中静态后处理以每一期观测值作为一次相对定位，通过计算两期之间监测点的位置变化来测定变形量，其数据处理流程一般是各期分别采用静态相对定位方式获得基线向量，然后进行网平差，并对观测质量进行评价和分析，以获得监测点的坐标，最后根据监测点的两期坐标差采用统计检验方法确定该坐标差是否是变形量，这种方法认为监测点在观测过程中处于静止状态，监测网一般由基准点和监测点构成，基准点用于建立监测网的基准，即保证变形分析在同一基准下进行。

4.3数据预处理

GPS观测数据的处理方法与技术研究主要集中在对GPS观测过程中的误差处理技术与方法，GPS定位技术的复杂性导致GPS观测误差的处理也十分多样和复杂。为了消除误差的影响，采用一定的观测模式，构造不同的观测组合量，出现了各种各样的处理技术与模型，如相对观测、差分技术等。GPS用于变形监测一般有三种模式，即定期监测模式、固定连续监测模式和实时动态监测模式。无论采用何种监测模式，都存在对GPS接收机接收到的原始数据进行处理的问题，有效可行的数据预处理技术、模型与方法是获取高精度GPS定位结果的保证。影响GPS定位精度的因素有很多，如卫星星历误差、电离层和对流层延迟误差、多路径误差、接收机天线相位中心的偏差及其变化、