基于GNSS技术的地面沉降监测方法研究
GNSS大地高在精密沉降监测工程中的应用研究
GNSS大地高在精密沉降监测工程中的应用研究摘要：在工程建设中为了监测建筑物的安全，保证施工进度的顺利完成，常需要对建筑物进行沉降监测。
针对沉降监测工程中传统水准测量效率低、实施困难等问题提出一种基于GNSS大地高的沉降监测方法，利用多个GNSS监测站组成监测网获取监测点的大点高，进而得到沉降变化。
为了验证该方法的有效性，在滨州港某新建码头的沉降监测项目采用GNSS大地高监测沉降变化，取得了优于2mm的沉降监测精度，监测成果能够很好的反映沉降变化趋势，表明该方法能够满足精密沉降监测工程的要求。
关键词：大地高；沉降；监测；精度沉降监测是工程施工和维护阶段必不可少的一个环节，通过沉降监测能够及时关注建筑物状态，避免造成不可挽回的损失。
水准测量是沉降测量的常用手段，能够比较准确的获取监测点的高程变化信息。
在大型建筑工程中，监测点间隔远、监测点高差较大，水准测量实施比较困难，且难以满足实时性监测的要求。
GNSS具有观测站之间无需通视、定位精度高、操作简单、全天候作业等优点，能够满足各种复杂条件下的沉降监测要求，具有较好的应用前景。
1、项目概况滨州港拟吹填区域西北方新建3万吨级码头，码头后方为拟吹填区域，工程区域建筑见图1。
受潮汐、吹填施工等因素影响，新建码头变形情况比较复杂，因此有必要对新建码头进行沉降变形监测。
由于两侧围堰为抛石堤，传统水准测量方法布设水准路线困难，大雾、下雨、夜晚等因素影响测量实施，常规测量方法耗时耗力，并且难以持续有效的监测码头沉降情况。
图1 工程现状图Figure 1 Engineering status为了实现对新建码头的实时动态监测，在新建码头布设4个GNSS监测点，并在距离新建码头约5km的稳固地基处布设1个基准点，组成连续监测网。
监测网通过DTU通讯模块将数据传输到PC机，PC机接收到数据后对基准点和监测点数据联合解算得到监测点的坐标，进而实现监测点的沉降监测。
观测分为两个阶段：①试验阶段，本阶段没有吹填施工，主要进行仪器设备的调试和沉降观测精度评估；②监测阶段，本阶段有吹填施工，对大地高数据进行采集分析，评估新建码头的沉降。
基于GNSS技术的地面沉降监测方法研究
基于GNSS技术的地面沉降监测方法研究【摘要】传统地面沉降多使用一、二等水准观测，存在观测周期长，费时费力，效率低下等问题。
分析了正常高、大地高、沉降量之间的关系，提出了利用静态GNSS技术进行大范围地面沉降监测的方法。
工程实践表明，只要采取合理的观测方法及必要的质量控制措施，GNSS可以满足地面沉降监测精度要求。
【关键字】地面沉降监测，GNSS，精密水准，观测精度目前地面沉降已经成为一种普遍的环境地质现象，给城市的生活、建设、发展带来严重的危害，如何更加准确、快速的进行地面沉降监测是测绘工作者共同关心的课题。
长期以来，城市地面沉降观测大多使用精密水准观测方法，该方法作业周期长、实时性差，以及系统误差积累等问题，又严重影响监测成果的可靠性与真实性；同时，根据已有数据统计，使用该方法，需要长距离的高程基准传递，增加了工作量，影响了观测精度。
GNSS具有观测周期短、布网迅速、精度高、自动化程度高等优点，已经广泛应用于控制测量、变形监测等领域，且GNSS 的高程分量精度的提高也越来越成为人们关注的热点问题。
探讨基于GNSS的地面沉降监测方法，使人们从繁重的水准测量中解脱出来，提高城市地面沉降监测的效率，具有较高的应用价值。
1 基于GNSS的地面沉降监测原理众所周知，传统的精密水准测量得到的是正常高，而GNSS技术测量得到的是大地高，而城市地面沉降需要的成果是沉降量，分析不同高程系统之间的关系，如何消除不同高程系统间转换的误差，是使用GNSS技术进行沉降监测的基础。
事实上，大地高与正常高之间满足下列关系式（1）在公式（1）中，H为大地高，h为正常高，为高程异常。
如果在与两个不同时刻测定了沉降监测点的大地高，那么就有：（2）从公式（2）可以看出，当不考虑高程异常瞬时变化时，大地高变化量与正常高变化量完全等价，即（3）而大地高是一种纯几何量，与地球内部的物质分布无关，避开了大地水准面不平行性和重力异常变化等问题，比精密水准测量更合理。
GNSS连续站在地面沉降监测中的应用
GNSS连续站在地面沉降监测中的应用发布时间：2021-06-07T16:35:59.993Z 来源：《基层建设》2021年第4期作者：王琦[导读] 摘要：目前地面沉降监测以传统的地面水平测量为主，地面沉降严重的城市基本上每年监测一次。
正元地理信息集团股份有限公司山东分公司山东济南 250101摘要：目前地面沉降监测以传统的地面水平测量为主，地面沉降严重的城市基本上每年监测一次。
但是，地面沉降严重，地面沉降范围广的城市受到基准点不稳定和水平线误差累积两个因素的综合影响，地面沉降监测的准确度难以持续提高，严重影响地面沉降发展趋势的鉴别，给控制地面沉降措施带来困难，亟待提出新的解决方法。
关键词：地面沉降；GNSS监测；标准；应用序论地面沉降GNSS监测点的数据处理分析过程中，参考点和监测点坐标监测标准的正确选择，对准确反映监测数据的综合处理分析准确度和客观实际的反映沉降监测点位置的沉降移动速度均具有十分重要的现实意义。
基准点应该建立在稳定的地质基岩上，但由于没有稳定的地壳重力运动，所以建立在稳定基岩上的基准点也不可能存在地面水平和地下垂直两个方向的地壳运动。
因此，选择一个稳定、高精度的以观测地区为中心的位置坐标系，对整个点的实时数据处理进行全面监测，是整个点数据处理中非常重要的一步。
重点讨论如何利用相应的IGS两站点作为共同沉降监测的基准点，共同建立沉降监测，使沉降监测点形成水平差异，确定各沉降监测点的高精度和低精度沉降垂直方向变化角度分量，得到监测点的共同沉降监测值。
1地面沉降GNSS监测目前，许多城市已经建立了自己的GNSS监控系统。
作为大城市综合地理监测信息系统框架的一部分，GNSS连续地理监测网具有监测站点空间分布均匀、间隔平均约50公里的独特优势，观察时间短，顺序长，监测数据值准确可靠。
GNSS连续监测站本身的沉降量是通过GNSS技术准确计算的，因此可以认为是基准点。
参考点观测码头同时设置水平标志，与整个水平网连续测量，根据参考点沉降量和二期水平观测，可以得出不同水平的沉降量。
GPS(GNSS)技术在地质灾害监测中的应用(修改稿)
GPS(GNSS)技术在地质灾害监测中的应用引言地质灾害是自然界常见的灾害之一，给人们的生命财产安全带来了严重威胁。
因此，对于地质灾害的监测与预警是非常重要的。
随着技术的不断发展，GPS(GNSS)技术在地质灾害监测中的应用逐渐成为研究热点。
本文将探讨GPS(GNSS)技术在地质灾害监测中的应用，并分析其优势和挑战。
GPS(GNSS)技术概述GPS是全球定位系统的简称，GNSS是全球导航卫星系统的简称。
GPS(GNSS)技术通过接收来自卫星的信号，并通过测量信号的传播时间来计算接收器与卫星的距离，从而实现精确定位。
GPS(GNSS)技术具有全球覆盖、高精度、实时性和连续性等突出优势，使其成为地质灾害监测中广泛应用的技术手段。
GPS(GNSS)技术在地质灾害监测中的应用地震监测地震是地球上常见的地质灾害之一，对人们的生命和财产造成严重威胁。
GPS(GNSS)技术在地震监测中的应用主要体现在两个方面：一是通过测量地表的形变情况，可以实时监测到地震的发生及其规模，从而提前进行预警；二是通过连续监测地震后地表的形变情况，可以推断地下断层的滑动情况，对地震研究具有重要意义。
地面沉降监测地面沉降是指由于地下水开采、地下采矿等原因导致地面水平面下降的现象。
GPS(GNSS)技术可以通过连续监测地面的高程变化情况，对地面沉降进行实时监测和分析。
这种监测手段具有高精度、实时性和连续性的特点，可以提供重要的数据支持，为地面沉降的预警和治理提供科学依据。
火山活动监测火山活动是一种强烈的地质灾害，对周边地区造成巨大的破坏。
GPS(GNSS)技术在火山活动监测中的应用主要体现在对火山周围地区地壳形变的监测。
通过对地震前后火山周围地壳的形变情况进行监测和分析，可以预测火山喷发的可能性，并及时采取相应的防范措施，保护人们的生命和财产安全。
GPS(GNSS)技术的优势和挑战优势1.全球覆盖：GPS(GNSS)技术可以实现全球覆盖，无论在任何地点都可以进行监测；2.高精度：GPS(GNSS)技术具有较高的定位精度，可以实现毫米级的位移测量；3.实时性：GPS(GNSS)技术可以实时获取地表的形变情况，为地质灾害的监测与预警提供及时数据支持；4.连续性：GPS(GNSS)技术可以连续地对地表形变进行监测，提供时序性数据，为长期的研究和分析提供便利。
GPS在城市地面沉降监测中的应用研究
GPS在城市地面沉降监测中的应用研究【摘要】地面的沉降是我国的一种主要地质灾害的类型。
在我国，多个城市相继出现了不同程度的地面沉降。
本文就GPS在测量地面沉降的可靠性及精度来进行分析论述。
【关键词】地面沉降；GPS技术；可靠性前言地面的沉降是一种普遍环境地质的现象。
这一现象的出现严重危害城市建设和居民的生活，阻碍社会经济的发展，因此控制地面沉降就成为了关注的焦点。
本文主要探讨如何快速和准确地利用GPS技术进行地面沉降的监测。
1 分析我国城市地面沉降的现状地面沉降是地球的表面标高或降低的一种环境的地质现象，又名地陷和地面下沉。
我国目前已经有50多个的城市出现了不同程度的地面沉降情况。
主要出现的地区有汾渭盆地以及华北平原、长江三角洲地区，情况最为严重的有上海市、天津市、北京市、太原市和西安市等城市。
1.1 GPS系统的组成GPS全球定位系统的主要组成部分是地面监控系统和空间卫星群，另外，测量用户包括卫星接收设备。
空间卫星群GPS的空间卫星群的组成部分是平均分布在6个轨道面上的24颗高约20万公里的GPS卫星群，而且各平面之间交角一定要等于60°，地球赤道和轨道之间的倾角是55°，卫星轨道运行的周期是11小时58分，这样做的目的是确保在任何地点和任何时间的情况下地平线以上都能够接收4到11颗G卫星发送出的信号。
GPS的地面控制系统由一个主控站、三个注入站和五个监测站来组成。
主控站的工作是按照各个监控站对GPS观测的数据来计算卫星钟和卫星星历改正的参数等，然后通过注入站把这些数据注入到卫星中去；完成对卫星的控制，对卫星发出指令，调量备用的卫星等。
监控站的工作是接收卫星的信号和监测卫星的工作状态。
GPS的用户部分的工作职责是对GPS卫星发出的信号进行接收，并通过信号来实现导航的定位等，其组成的部分有相应的用户设备、数据处理软件和GPS 接收机。
1.2 GPS工作的原理GPS的系统是采用了距离交会法的卫星导航定位的系统。
检测地面沉降的方法
检测地面沉降的方法标题：地面沉降检测方法：探索测量技术的全貌摘要：地面沉降是一个重要的地质现象，它可能影响城市建设、基础设施稳定性和环境可持续性。
为了及时发现和监测地面沉降，科学家和工程师们发展了各种方法和技术，并取得了显著的进展。
本文将就地面沉降的检测方法展开深入探讨，从传统的测量工具到先进的遥感和卫星技术，逐步揭示出这一领域的最新前沿。
1. 引言地面沉降是指地球表面或建筑物基础下沉的过程，它可能是由于自然因素（如地震或火山活动）或人为因素（如地下水提取或地下开采）引起的。
了解和监测地面沉降是预防次生灾害和确保城市发展可持续性的重要步骤。
2. 传统测量工具传统的地面沉降测量工具包括水准仪、全站仪和激光测距仪。
这些工具可用于获取地面高程变化，并通过比较测量时间点之间的数据来推断地面沉降情况。
然而，传统工具的使用通常受时间、空间和成本限制，且结果受限于测量精度和范围。
3. 现代测量技术随着技术的进步，新一代测量技术被应用于地面沉降的检测和监测。
其中包括全球卫星导航系统（GNSS）和激光雷达。
GNSS技术可以提供高精度的空间定位信息，而激光雷达可以实时获取地面表面的三维数据。
这些技术的结合使得地面沉降的监测更加全面、高效和精确。
4. 遥感技术遥感技术在地面沉降监测中也发挥着重要作用。
通过使用卫星图像和航空摄影，可以了解到大范围地面沉降的趋势和分布。
遥感技术还可以通过获取地表形变和地下水位数据来分析地面沉降的原因，进一步加深对地质和水文过程之间的关联性的理解。
5. 数据处理与分析地面沉降监测数据的处理和分析是确保结果准确性和可靠性的关键步骤。
在本节中，我们将讨论各种数据处理技术，包括基于模型的拟合、地质统计学方法和机器学习算法。
这些方法的应用可以帮助我们从大量数据中提取有用的信息，并为决策者提供有效的依据。
6. 应用领域和案例研究地面沉降检测方法的应用广泛涉及城市规划、环境保护和土壤稳定性方面。
通过案例研究，我们将了解地面沉降检测在不同领域中的应用情况，如地铁建设、水资源管理和土地利用规划等。
房屋地基沉降监测方案GNSS测量技术的应用
房屋地基沉降监测方案GNSS测量技术的应用随着城市化进程的不断加速，房屋建设变得愈加重要。
而在房屋建设中，地基沉降问题是一项重要的工程考量因素。
地基沉降不仅会影响房屋的结构安全，还会对周边环境产生负面影响。
因此，为了确保房屋的稳定和安全，地基沉降监测方案成为必要的工程实践。
GNSS（全球导航卫星系统）测量技术作为一项高精度的测量技术，具备无需地基设施、覆盖范围广、实时性好等优点，因此，被越来越多地应用于房屋地基沉降监测中。
一、GNSS测量技术简介GNSS测量技术是一种通过接收多颗卫星发射的导航信号来进行测量的技术。
目前，世界上最著名的两个GNSS系统是美国的GPS系统和俄罗斯的GLONASS系统。
通过接收多颗卫星发射的信号，并结合差分GPS技术，我们可以实现亚米级的测量精度。
二、GNSS测量技术在地基沉降监测中的应用1. 监测点的布设在房屋地基沉降监测中，需要在地基上布设一系列监测点来进行实时监测。
GNSS测量技术通过在监测点上放置接收装置，即GNSS接收机，可以实时接收卫星发射的信号，并记录下信号的测量数据。
2. 数据处理与分析通过GNSS接收机记录下的数据，可以传输到数据处理中心进行处理与分析。
数据处理主要包括对接收到的信号进行差分计算，以得到更为准确的测量结果。
数据分析则主要涉及对地基地形、地下土质等因素进行综合分析，以判断地基沉降的状况和趋势。
3. 实时监控与警报通过GNSS测量技术，实时监测数据可以通过无线传输的方式发送到监测中心，工程师可以随时了解地基沉降的情况。
同时，当地基沉降超过预期范围时，系统可以自动发出警报，提醒相关人员采取相应的补救措施。
三、GNSS测量技术在房屋地基沉降监测中的优势1. 高精度测量GNSS测量技术具备亚米级的测量精度，能够准确测量地基沉降的情况，为工程师提供准确的数据支持。
2. 实时性好GNSS测量技术可以实时接收卫星发射的信号，并传输测量数据到监测中心，实现对地基沉降情况的实时监控和分析。
高精度测绘技术在地表沉降监测中的应用与实践
高精度测绘技术在地表沉降监测中的应用与实践引言：地表沉降是指地面由于人为或自然原因而发生的沉降现象。
它不仅会造成建筑物的损坏，还会对城市的发展和环境产生负面影响。
因此，精确监测地表沉降，并及时采取措施，具有重要的意义。
本文将介绍地表沉降监测的背景，并详细探讨高精度测绘技术在该领域的应用与实践。
一、地表沉降监测的背景地表沉降是城市发展不可避免的问题之一。
城市化进程中，土地开发、地下工程、地下水开采等都会导致地表沉降。
地表沉降不仅会导致建筑物结构的破坏，还会引发土壤沉降，给城市的水资源、交通等方面带来负面影响。
因此，监测地表沉降，及时采取措施，对于城市的可持续发展至关重要。
二、高精度测绘技术在地表沉降监测中的应用1. GNSS技术全球卫星导航系统（GNSS）是一种基于卫星和地面接收机的测位技术。
利用GNSS技术，可以实时获取地点的位置和高程信息，精度高达数毫米。
在地表沉降监测中，通过安装GNSS接收器在地面上，可以实时跟踪地表的变形情况，并进行监测和分析。
2. 激光雷达技术激光雷达技术是一种用于测量地面和地表变形的先进技术。
激光雷达通过激光束扫描地面，以及接收返回的激光信号，可以获取地表和地面的高程信息，并生成高分辨率的三维模型。
在地表沉降监测中，激光雷达可以提供高精度的地表沉降数据，并帮助工程师和科学家更好地评估地质灾害风险。
3. 无人机遥感技术无人机遥感技术在地表沉降监测中也有广泛的应用。
通过搭载高分辨率摄影设备和传感器的无人机，可以快速、准确地获取大面积地表的变形信息。
无人机遥感技术结合图像处理算法，可以生成高精度的地表沉降监测结果，并提供空中视角的监测数据，对于城市规划和土地利用有着重要的意义。
三、高精度测绘技术在地表沉降监测中的实践案例1. 美国旧金山湾区美国旧金山湾区地表沉降现象严重，为了及时掌握地表变形情况，一家专业测绘公司采用了激光雷达技术进行监测。
他们使用激光雷达扫描地区，提供了高精度的地表沉降数据。
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基于GNSS技术的地面沉降监测方法研究
【摘要】传统地面沉降多使用一、二等水准观测，存在观测周期长，费时费力，效率低下等问题。
分析了正常高、大地高、沉降量之间的关系，提出了利用静态GNSS技术进行大范围地面沉降监测的方法。
工程实践表明，只要采取合理的观测方法及必要的质量控制措施，GNSS可以满足地面沉降监测精度要求。
【关键字】地面沉降监测，GNSS，精密水准，观测精度
目前地面沉降已经成为一种普遍的环境地质现象，给城市的生活、建设、发展带来严重的危害，如何更加准确、快速的进行地面沉降监测是测绘工作者共同关心的课题。
长期以来，城市地面沉降观测大多使用精密水准观测方法，该方法作业周期长、实时性差，以及系统误差积累等问题，又严重影响监测成果的可靠性与真实性；同时，根据已有数据统计，使用该方法，需要长距离的高程基准传递，增加了工作量，影响了观测精度。
GNSS具有观测周期短、布网迅速、精度高、自动化程度高等优点，已经广泛应用于控制测量、变形监测等领域，且GNSS 的高程分量精度的提高也越来越成为人们关注的热点问题。
探讨基于GNSS的地面沉降监测方法，使人们从繁重的水准测量中解脱出来，提高城市地面沉降监测的效率，具有较高的应用价值。
1 基于GNSS的地面沉降监测原理
众所周知，传统的精密水准测量得到的是正常高，而GNSS技术测量得到的是大地高，而城市地面沉降需要的成果是沉降量，分析不同高程系统之间的关系，如何消除不同高程系统间转换的误差，是使用GNSS技术进行沉降监测的基础。
事实上，大地高与正常高之间满足下列关系式
（1）
在公式（1）中，H为大地高，h为正常高，为高程异常。
如果在与两个不同时刻测定了沉降监测点的大地高，那么就有：
（2）
从公式（2）可以看出，当不考虑高程异常瞬时变化时，大地高变化量与正常高变化量完全等价，即
（3）
而大地高是一种纯几何量，与地球内部的物质分布无关，避开了大地水准面不平行性和重力异常变化等问题，比精密水准测量更合理。
2 基于GNSS的地面沉降监测方法
2.1 基准点及沉降监测点的布设
GNSS地面沉降监测基准点应选择高等级（A、B级）GNSS控制点或区域CORS基准站作为基准点；为了提高可靠性，也可以新设基岩点作为基准点，新设基岩起算点需与国家高等级控制点联测。
沉降监测点设置时，要充分收集已有沉降资料、工程地质资料、地下水开采资料等详细信息。
为了能准确合理的反映地面沉降数据，需要结合以上资料综合分析，在合适的位置布设沉降监测点。
新设基准点及地面沉降监测点均需满足GNSS及精密水准测量要求，远离无线电信号发射源及高压线、避开高大的建筑物及大面积水面、接收机天线平面15°以上无遮挡物等。
同时，为了尽可能的减小GNSS的观测误差，新设基准点及地面沉降监测点均采用强制对中装置。
2.2 观测要求及数据处理
由于地面沉降监测精度要求较高，外业观测时需满足GB/T18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》要求，按照C级GPS网要求进行，要求卫星高度截止角为15°，同时观测有效卫星数≥4，有效观测卫星总数≥6，观测时段数≥2，时段长度≥4h，采样间隔30s。
观测时需认真记录测站信息。
基线向量解算及平差计算使用天宝TBC（Trimble Business Center）软件。
首先进行基线向量结算，解算前对原始观测数据进行预处理，剔除观测质量不好的数据，对不理想的解算成果采用改变卫星高度角、删除观测值残差比较大的时段、选取不同的参考卫星等方法进行干预，并重新解算。
满足规范要求后进行三维无约束平差，三维无约束平差的目的是检查基线向量的内符合精度、系统误差和粗差，评定GPS控制网的内符合精度。
最后以基准点为起算点进行约束平差，并进行相应的精度统计及检核，得到最终观测成果。
根据精度统计结果，GNSS地面沉降监测各期成果基线向量解算及平差成果精度较高，基线比例残差、闭合环及约束平差最弱点精度完全可以满足GB/T18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》的精度要求，同时达到了项目技术设计的精度要求，成果质量稳定可靠。
2.3 GNSS沉降监测精度分析
为了验证使用GNSS进行地面沉降精度的可靠性，选用部分沉降监测点第四期与第二期的二等水准沉降量与GNSS监测沉降量进行数据对比，见表1。
从表1可以看出，GNSS与二等水准沉降量较差只有CJ08超过10mm，其余沉降监测点沉降量较差均小于10mm。
由于直接使用GNSS大地高成果计算沉降量，消除了高程系统转换误差，同时采用强制对中装置，长时间观测，GNSS 测量成果精度较高，可以较好的反映地面沉降趋势。
3 结论
利用GNSS技术进行地面沉降监测，与传统精度水准测量方法相比，更加智能化，可以远距离不间断观测，劳动强度低，不需要长距离进行高程传递，在大范围地面沉降监测工作中优势明显。
同时，在计算沉降量时直接使用GNSS大地高成果计算沉降量，消除了高程系统转换误差，同时采用强制对中装置，长时间观测，GNSS测量成果精度较高，较好的反映了地面沉降趋势。
GNSS已经成为地面沉降监测的新手段，随着各地CORS的建设和完善及似大地水准面精化成果的完成，使用GNSS技术进行地面沉降监测将更加方便快捷、稳定可靠。
参考文献：
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