沉降观测中GPS 测量技术的应用分析
利用塌陷监测区域地物灵活布设沉降观测点的测量技术配合GPS动态测量在沉降观测中的应用

利用塌陷监测区域地物灵活布设沉降观测点的测量技术配合GPS动态测量在沉降观测中的应用摘要:利用塌陷区域内的地物灵活布设沉降观测点配合GPS动态测量完成监测工作。
关键词:塌陷区;沉降观测;GPS动态测量1、项目研究的现状及意义随着煤矿开采的影响和各地日益的建设,目前新集一矿井田区域地形变化很大,为了更好更及时的指导矿塌陷范围内村庄搬迁工作和塌陷区域的沉降监测,由于地形复杂,与当地村庄沟通不方便,迫于任务重、难度大,我们唯有寻找新的测量方法,原有的埋设水准混凝土桩的沉降监测方法已经无法满足现实的需要。
我们利用塌陷区域内的地物灵活布设沉降观测点配合GPS动态测量来完成这项监测工作。
2、项目研究内容、项目研究总体思路及实施技术方案由于建矿时间太长,煤矿地形上的大多控制点已经被破坏,一个工作面的设计都要考虑地面村庄地形的采煤塌陷范围,原有的方法是利用理论公式、参数进行工作面的塌陷范围预计。
这些理论公式,参数往往不符合自己矿区,因此我们需要观测出自己矿区的塌陷预计参数。
另外在一些预计塌陷范围边缘区域有一些村庄,最终这些村庄要不要搬迁,给公司及矿领导带来困难。
如果我们能更准确的预计塌陷范围和监测边缘区域的沉降数值,这样就能更好的指导搬迁工作,节约大批的资金问题。
我们采取在一个采区的首采工作面进行不同走向的塌陷沉降监测,利用监测的沉降数据进行反算符合自己矿区的塌陷预计参数。
由于沉降观测需要观测点,原有的方法是制作埋设混凝土观测桩,然后利用全站仪测量出其坐标位置。
现实需要埋设观测桩的数量太多,成本太高,浪费人力物力,还增加了与当地村庄的沟通难度,导致这项工作开展难度非常大,但是此项工作必须开展,时间紧、任务重。
为了开展工作我们多次进行塌陷区域现场地形地物地貌进行观察,最终大家决定放弃以前的挖坑埋设混凝土桩利用全站仪测量坐标的方法,我们利用现场地物进行布设观测点,也争取了公司领导和矿领导的同意,我们利用田地里水沟的小涵管、电线杆、房屋的拐角、桥梁,在上面砸设铁钉。
GPS-RTK在矿区沉降监测中的应用

程
GP S—RT 在 矿 区沉 降 监测 中的应 用 K
鲍 金 杰 ,汪云 甲 ,
( .中国矿业大学 ,江苏 徐州 1 211 ; 2 1 6 211 ; 2 16 2 11 ) 2 16 2 .国土环境 与灾 害监 测国家测绘局重点实验室 ,江苏 徐州 3 .江苏 省资源环境信息工程重点实验室 ,江苏 徐州
区沉 降监 测 中具有 广 阔的 应 用前 景 。
关 键 词 :G S—R K;全 站仪 ;矿 区 ;沉 降监测 P T
中 图分类 号 :P 2 . 2 84
文献标 识码 :B
文 章编 号 :17 0 5 ( 0 2 0 -1 1 3 6 1— 9 9 2 1 ) 20 2 - 0
Ap i a i n o plc to f GPS — RTK o M o t rng a e s i fGr u — t nio i nd M a urng o o nd S sde c n i ng Ar a ub i n e i M n i e
目前厘米级精度 的实 时动 态 G S—R K技术 已经广泛 P T 应用于 图根控 制 、施工 放样 等各 种产 品 中,而这 项技 术应 用 于矿区沉降监 测还 刚 刚起步 。在矿 区中 ,应用 该项 技术 进行 了沉降监测 ,测 量过 程 中运 用 了一定 的检测 手段 和数 据处理方法 ,并进 行 了不 同投影 面之 间的距 离归算 ,测量
B i AO Jn—i ,W ANG Yu i, e n—i ・ i , a
(. hn nvri fMiigadT cnlg ,X zo 2 16 hn ; 1 C iaU i syo nn n eh o y uhu2 1 1 ,C ia e t o
浅析地表沉降观测中GPS技术应用

浅析地表沉降观测中GPS技术应用本文以地表沉降观测系统为例来论述GPS技术的运用。
该观测系统采用的是三星公司的ARM9处理器,该处理器的芯片是S3C2440,其构建于开源操作系统Linux上。
该系统有一个嵌入式的Web接口,使得移动终端能通过Internet 访问管理系统,以便对观测设备进行远程的监控。
对于地表沉降的沉降,该系统设有Zigbee模块和GPRS通信模块,以便把传感器上的各种信号传递给ARM9处理器,实现对地表沉降的监控。
一、地表沉降观测系统对GPS技术的应用1.系统总体结构地表沉降观测中由多种子部件组成,在这些子部件的支撑下,该系统才能与外部的互联网络进行通信,对内部的观测设备进行监控和管理。
总体结构如图1所示。
2.系统通信模块的设计系统的通信模块的可分为外部通信模块和内部通信模块。
外部通信模块的核心要素是GPRS模块、互联网和终端设备,终端设备通过互联网访问主控制器的IP地址,以实现对观测设备的远程监控和管理[1]。
内部通信模块的核心要素是观测设备的控制器和信号传输设备,为了环保、美化的需要,本文选取Zigbee 作为无线传输设备,省去布线的麻烦。
3.系统软件设计3.1嵌入式系统运行环境的裁剪移植Linux操作系统的设计主要分两步进行,第一步是初始化控制系统,调用内核参数,对开发板进行U-boot移植,设置Linux系统的内核启动参数;第二部是移除Linux内核的不必要部分。
3.2Web服务器的设计可供选择的Web服务器由:Goahead,mini-Httpd,Appweb,Boa,Apache,Thttpd,Shttpd等。
Web服务器的核心處理器,能运行Web服务程序,支持TCP/IP 协议,用户通过APP或浏览器就能访问Web服务器,通过相应的操作对家具设备进行远程控制。
3.3Main软件功能的设计Main软件与烟感、温控、摄像头、红外传感器等智能控制端的相连,如果地表沉降内部的烟雾、湿度超过了预先设定的值,Main软件就会发出信号,并在终端设备上反映出来;如果红外传感器监控到有非法分子的闯入,该软件会自行报警,或者根据用户通过终端设备下发的指令进行其他的处理[2]。
GPS测量地面沉降的可靠性及精度分析

GPS测量地面沉降的可靠性及精度分析【摘要】地面沉陷是一种常见现象,多数由于抽取沙层地下水造成。
地面沉陷的危害是巨大的,要加强对地面沉降的监控,并采取措施进行治理。
GPS技术用于地面沉降监控效果很好。
本文将进行重点分析。
【关键词】GPS;地面沉降;监测一、前言地面沉降是一种地质灾害,影响到我国经济社会的发展。
地面沉降的危害是巨大的。
我国出现地面沉降灾害的城市已经超过了50个,累计沉降面积超过7.9万平方公里,累计损失高达3328.28亿元。
因此,要采取地面沉降监控措施,及时对地面沉降进行监控。
GPS技术不会受到天气等条件的限制,跨度大,自动化程度高,在地面沉降监控方面起到很好的效果。
二、地面沉降的原因地面沉降有自然的地面沉降和人为的地面沉降。
自然的地面沉降一种是在地表松散或半松散的沉积层在重力的作用下,由松散到细密的成岩过程;另一种是由于地质构造运动、地震等引起的地面沉降。
人为的地表沉降主要是大量抽取地下水所致。
抽取地下水时,地下水面将大幅下落。
当承压水面下落到顶板隔水盖层以下时,承压水面必将转为无压水面。
在地下封闭环境下,无压水面以上的含水孔隙,因失去重力水而真空,即孔隙内的大气压P0=0,因而地下出现了真空地段,形成了“地下机构”。
该机构由失水孔隙、顶板隔水盖层和地下孔隙水体三部分组成。
一旦出现地下机构,大气压力必然以均布面荷载的形式,施加在机构,即失水的孔隙区对应的地面上,对盖层土体垂直施力破坏。
施加在地面上的总大气压力为PN,同时,在大气压力启动下,与机构对应的盖层土体自重力T,也参入自身破坏。
两力同时垂直施加在盖层土体上,使盖层土体发生变形破坏。
在强大的垂直压力下,顶板隔水盖层底部粘土体h2,呈软塑状态被压挤进入沙层失水的孔隙内。
很明显,顶板粘土层与含水沙层之间,出现了部分混合现象,即含水沙层上部,出现了一段沙粒和粘土相混掺一起的“重合层”H1,因盖层底部土体h2进入沙层孔隙内,使盖层土体厚度相对减小变薄。
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。
GPS观测仪器在建筑工程中的应用案例分析

GPS观测仪器在建筑工程中的应用案例分析引言:全球定位系统(GPS)观测仪器在建筑工程中的应用日益广泛。
借助GPS技术,建筑工程项目能够更加精准地测量、定位和监测,从而提高工程的质量和效率。
本文将从实际案例出发,分析GPS观测仪器在建筑工程中的应用,并探讨其在工程测量、现场监测等方面的优势和潜力。
案例一:地基沉降监测在大型建筑项目中,地基沉降是一个重要的问题。
过度的地基沉降可能会影响到建筑物的稳定性和使用寿命。
而GPS观测仪器可以提供精确的地质变形监测数据,帮助工程师及时发现和调整地基沉降问题。
以某高层建筑项目为例,该项目位于城市中心,周围环境复杂多变。
工程师们利用GPS观测仪器设置了若干观测点,通过连续监测和记录测量数据,及时掌握地基沉降情况。
通过对数据的分析,工程师发现某些观测点存在明显的地基沉降问题。
通过及时调整施工方案,防止进一步的地基沉降,确保了建筑物的稳定性。
案例二:建筑物位移监测在建筑工程中,建筑物的位移监测是必不可少的工作。
利用GPS观测仪器,可以实时监测建筑物的位移情况,并提供精确可靠的数据。
某桥梁工程项目中,需要监测桥梁的位移和变形情况,以保证其安全性和可靠性。
工程师利用GPS观测仪器在不同位置设置监测点,并采集了连续的位移数据。
通过对数据的分析,工程师发现桥梁局部位置存在较大的位移问题,可能影响到桥梁的使用寿命。
及时调整施工方案和加固措施,保证了桥梁的安全使用。
案例三:测绘与定位GPS观测仪器在建筑工程中的测绘与定位应用广泛。
传统的测绘工作需要大量的人力和时间投入,而GPS观测仪器的使用大大提高了测绘的效率和精度。
以某土地开发项目为例,工程师需要准确地测绘土地边界和地形。
利用GPS观测仪器,工程师可以快速获取独立测量点的坐标,并通过处理数据得到几何图形和地形图。
相比传统的测绘方法,GPS观测仪器显著提高了工作效率,并且数据质量更高。
案例四:施工监测在建筑工程中,GPS观测仪器还可以应用于施工监测。
GPS测量技术在沉降观测中误差分析

GPS测量技术在沉降观测中的误差分析研究摘要:本文通过对gps测量技术在沉降观测的误差源进行分析、研究,提出了削弱gps测高时的相关误差,以提高gps测高精度,进而论证gps测量技术进行沉降观测的可行性。
关键字:gps沉降观测误差分析0 引言gps测量技术是三维定位技术,其特点在于精度高、范围广、全天候、可实时定位等,因此在大地测量、工程测量、导航定位、工程形变监测等领域得到广泛应用, gps技术在测量领域的应用,为测量理论知识和工程应用都带来了革命性的变化。
gps测量技术测定的点是以wgs-84全球gps地心空间直角坐标系定义的,通过测定地面点与wgs-84坐标的差值,经过坐标系的转换,可得到以参考椭球面为基准的大地三维坐标。
众所周知,gps定位精度可以达到1×10-6数量级的精度,若使用一些特殊的作业方法以及精密的后处理解算软件,其精度可达10-7数量级甚至更高,而其高程精度一般认为比平面精度低2一3倍。
一些专家学者一直以来都在致力于研究提高gps高程精度的方法,其中有两种:一是通过重复点的gps水准测量,先求取重复点的高程异常,然后对求得的高程异常进行拟合和推算,最后求出待定点的高程异常,从而得到待定点的正常高即待定点的高程;一是将gps大地坐标转换到该测区以某一基准点为原点的站心坐标,并将其中的z分量表示gps高程。
沉降观测的传统方法是水准测量。
gps测量技术能否用于沉降观测,最可靠的方法是与水准测量进行比较分析研究。
本文主要从影响gps高程的误差方面进行分析、研究,并提出消除误差的几种有效的方法。
这对gps沉降观测是非常有意义的。
1 gps沉降观测的主要误差来源沉降观测传统的方法就是进行相应等级的水准测量,以获得不同时间段上高程值变化规律。
自gps技术在测量行业得到广泛应用以来,gps测量技术能否用于沉降观测成为很多专家学者的关注。
目前已经有很多工程应用的实例给我们很大的启示。
GPS在地面沉降监测中的应用探讨高峰宋奕_1

GPS 在地面沉降监测中的应用探讨高峰宋奕发布时间:2021-12-17T07:06:28.303Z 来源:《基层建设》2021年第18期作者:高峰宋奕[导读] 伴随国内持续加快工业化、城市化的实施进程,各地地面沉降也逐步发展成为严重制约社会长期可持续发展的焦点环境地质问题及地质灾害之一。
所以,对地面沉降的有效监测引起了广泛的关注。
深圳市自然资源和不动产评估发展研究中心广东深圳 518000摘要:伴随国内持续加快工业化、城市化的实施进程,各地地面沉降也逐步发展成为严重制约社会长期可持续发展的焦点环境地质问题及地质灾害之一。
所以,对地面沉降的有效监测引起了广泛的关注。
但是,传统的测流手段却呈现出很明显的不足,所以经过一番深思熟虑以后,有关方面便突破传统,逐步创新引进 GPS 技术来全面监测地面沉降,并且获得了很好的效果。
基于此,本文探讨了在监测地面沉降中 GPS 的应用优势及有效方法。
关键词:监测应用;地面沉降; GPS 技术在城镇经济飞快发展的环境下,人类日益频繁的不合理活动逐步恶化了地质灾害。
其中,地面沉降属于国内很多沿海地带一起面对的常见地质灾害之一[1-2] 。
所以,地面沉降方面的问题一直以来都备受社会关注,主要就是地面沉降往往灾情重、灾域广。
此外,通过以往的测量方法来用于监测这种灾害,不仅周期长、工作量大,而且还不够及时、准确。
伴随 GPS 技术的飞快发展,结合 GPS 的监测方法,呈现出很多优势特点。
近些年来, GPS 技术逐步在地面沉降监测领域推广应用,并且得到较好效果。
不仅受限条件少,而且工作周期短、高效,还可大量节约人力、经费等。
一、在地面沉降监测中 GPS 的应用优势作为迫使地面高程下降的一直环境类地质灾害,地面沉降频频呈现在聚集人口、工业发达的现代城市,且沉降速度慢、很难察觉、破坏大、危害广、很难恢复等,而备受人们的高度重视。
在先进测量仪器、地面沉降专业监测技术方法的飞快进步下,自动监测地面沉降的系统目前进步明显。
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沉降观测中GPS 测量技术的应用分析
发表时间:2017-09-21T11:47:08.963Z 来源:《防护工程》2017年第12期作者:甘飞君
[导读] 通过测定地面点与WGS-84 坐标的差值,经过坐标系的转换,可得到以参考椭球面为基准的大地三维坐标。
浙江凤山建设工程有限公司
摘要:本文通过对GPS 测量技术在沉降观测的误差源进行分析、研究,提出了削弱GPS 测高时的相关误差,以提高GPS 测高精度,进而论证GPS 测量技术进行沉降观测的可行性。
关键字:GPS 沉降观测;误差分析
GPS 测量技术是三维定位技术,其特点在于精度高、范围广、全天候、可实时定位等,因此在大地测量、工程测量、导航定位、工程形变监测等领域得到广泛应用,GPS技术在测量领域的应用,为测量理论知识和工程应用都带来了革命性的变化。
GPS 测量技术测定的点是以WGS-84 全球GPS 地心空间直角坐标系定义的,通过测定地面点与WGS-84 坐标的差值,经过坐标系的转换,可得到以参考椭球面为基准的大地三维坐标。
众所周知,GPS定位精度可以达到1×10-6 数量级的精度,若使用一些特殊的作业方法以及精密的后处理解算软件,其精度可达10-7数量级甚至更高,而其高程精度一般认为比平面精度低2 一3倍。
一些专家学者一直以来都在致力于研究提高GPS高程精度的方法,其中有两种:一是通过重复点的GPS 水准测量,先求取重复点的高程异常,然后对求得的高程异常进行拟合和推算,最后求出待定点的高程异常,从而得到待定点的正常高即待定点的高程;一是将GPS大地坐标转换到该测区以某一基准点为原点的站心坐标,并将其中的Z 分量表示GPS高程。
沉降观测的传统方法是水准测量。
GPS 测量技术能否用于沉降观测,最可靠的方法是与水准测量进行比较分析研究。
本文主要从影响GPS高程的误差方面进行分析、研究,并提出消除误差的几种有效的方法。
这对GPS 沉降观测是非常有意义的。
1 GPS 沉降观测的主要误差来源
沉降观测传统的方法就是进行相应等级的水准测量,以获得不同时间段上高程值变化规律。
自GPS技术在测量行业得到广泛应用以来,GPS测量技术能否用于沉降观测成为很多专家学者的关注。
目前已经有很多工程应用的实例给我们很大的启示。
GPS 测量技术能否用于沉降观测,关键在于如何消除或者减弱误差的影响,进而提高GPS 测量技术的精度。
影响GPS沉降观测的主要因素是GPS测高。
因此,如何提高GPS 测量技术中的测高精度是关键。
下面笔者就如何提高GPS 测高精度进行分析,影响GPS 测量技术的的的主要误差笔者可以将其分为三类:一是与GPS 有关的误差;二是与观测环境有关的误差;三是与测量人员有关的误差。
与卫星有关的误差包括:与卫星有关的误差(卫星轨道误差,卫星钟差,卫星星历误差等),与传播有关的误差(对流层延迟误差,电离层延迟误差,多路径效应,),与地面接收机有关的误差(接收机相位误差,接收机钟差等),其他方面误差(相对论效应误差,潮汐引起的误差);与观测环境有关的误差包括:多路径折射误差,电磁波干扰误差,工程施工影响误差等;与测量人员有关的误差包括:仪器对中误差,仪器高量取误差,GPS 数据处理误差,起算数据误差,整周模糊度的解算误差等。
在上述众多误差中,对GPS 测高影响较为严重的误差有:对流层延迟误差,多路径效应、电磁波干扰误差以及工程施工影响误差、仪器高量取误差与起算数据误差,整周模糊度的解算误差等。
2 GPS沉降观测中消除或减弱误差的主要措施
1)、消弱对流层延迟误差的影响
对流层延迟误差改正模型本身的误差一般称为模型固有误差,模型中的气象元素的量测误差也是直接影响因素,测站上量取气象元素的代表性误差以及实际大气状态与理论大气状态之间的差异都是影响对流层改正精度的,上述误差也是主要影响高程分量的精度。
我只有建立比较完美的数学模型,更加精确的量取气象参数(温度,湿度,气压等)才可以减弱对流层对GPS 沉降观测的影响。
2)、消除多路径效应误差
多路径效应误差是由于地物或地貌反射了,GPS 卫星信号,同时被接收机误接收到的卫星定位信号,其危害是降低了定位精度,尤其是在快速,短时间定位中。
消除该误差可以通过适当增加观测时间,选择较好的站址,选择带有抑径板的GPS 接收机来消除。
3)、消除电磁干扰误差以及工程施工影响误差
电磁干扰与施工的影响,有些时候是不可避免的,但是我们应该尽可能的避免其影响。
选择观测网点时应该注意避免大功率的干扰源(如变压器,微波发射站,高压线等),距离干扰源不得小于100m;还应该避免施工车辆、工人、其他施工机械的影响。
比较安全稳定,又能够进行完成GPS沉降观测的地方。
4)、消除仪器高量取误差以及起算数据误差
仪器高量取误差也是高程方向上的一个重要的误差,不可小视,有时候可以带来1-3mm的误差,甚至更大的误差。
因此可以建设观测墩的方法来消除仪器高量取误差;高精度的起算数据也是GPS 沉降观测的关键之一,但是随着我国A 级网B 级网的完成,获得精确的起算数据也是比较容易的事情了。
5)、消除整周模糊度的解算误差
对于相对定位的载波相位GPS 测量,为了得到更精确的垂直分量,正确的解算整周模糊度是非常重要的,因为整周未知数的浮点解在垂直方向上总有±1.0cm左右的误差,甚至更大。
因此,尽可能多的获取GPS数据,利用闭合环进行检验是十分必要的。
3 结论与建议
通过本文对GPS 沉降观测中各种误差的分析与研究,本文中的各种误差的削弱程度是直接影响到GPS 测高精度的,但是通过相对定位,同步观测求差的差分技术可以消除大部分误差,但是随着技术的进步网络差分技术,、GPS_RTK技术以及CORS技术与GPRS技术不断发展,GPS测量技术应用于沉降观测是可行的,将来必然成为沉降观测的主流技术。
以GPS 测量技术为核心的,自动化沉降观测系统必然会为工程变形监测工程带来极大便利,在沉降观测中采用GPS 技术是一种行之有效的方法,GPS技术与计算机技术结合必然会实现实时的、全天候的、高精度的自动化沉降观测系统。
参考文献:
[1]杨建图等GPS 测量地面沉降的可靠性及精度分析[J]大地测量与地球动力学第26 卷第1 期2006.2
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[5]李沛鸿柳广春GPS-RTK 误差分析与探讨[J]全球定位系统2008 年第33 卷第2期。