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GPS高程拟合在地面沉降监测中的应用

刘金柱  
【摘要】:地面沉降(Land Subsidence)是一种导致区域性地面高程降低的一种环境地质灾害,常发生在人口密集、工业发达的城市地区,具有沉降速度相对较慢难以明显察觉、危害面积广、破坏严重、几乎不可恢复性等特点,越来越被广大科研部门所关注。伴随着各种测量仪器、相关地面沉降监测方法、监测技术的不断改进,地面沉降的监测工作取得了巨大的进步。现有的监测手段主要有:水准测量、三角高程测量、数字摄影测量、GPS测量、InSAR测量技术,以及GPS和InSAR融合技术。 传统的水准测量作业效率低,作业强度大;三角高程测量,在面对长距离甚至超长距离监测时,仍不能满足人们在效率方面的要求;数字测量技术,技术成本太高,设备也相对昂贵;GPS测量,高程方面的基准为大地高,无法在工程中直接使用;InSAR测量技术,即合成孔径雷达干涉技术,在精度上极易受大气误差、地表状况以及卫星轨道参数的影响干扰,进而影响了其精度及可靠性;GPS和InSAR融合技术,由于在技术以及成本方面的限制,使该技术也不能被广泛的推广。 为此,本文主要使用GPS的测量技术与传统水准的测量方法进行研究,并结合地面沉降监测的特性,进行GPS水准技术测量实验,即研究使用GPS大地高于水准正常高进行拟合转化,进而得到需求点位符合精度要求的正常高高程值。 众多的GPS高程转化模型大体分为两类,一类是单一模型,即在进行高程转化时只使用一种模型,例如常规的几何拟合模型等;一类是混合模型,即综合多个模型进行高程转化,包括同一性质模型的混合与不同性质模型的混合,例如克里金拟合插值。综上本文参照多种拟合模型的原理,以及不同拟合模型各自的特点,提出分步式的混合模型。该模型充分考虑了各个模型的优点,具有更好的实用性,本文通过对华北某地区数据进行处理分析,论证该方法的优越性。 另外,参考现有的模型的选点方式,本文提出基于高程异常地形的选点拟合方式,通过四区域的分区选点,以及八区域的分区选点的实验验证,论证了在本文研究区域中,使用该选点方法的拟合精度比使用常规选点方法的拟合精度更高。


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