摘要：通过对某水利工程围堰进行GPS-RTK快速静态几种方法的监测，将数据进行对比分析得出，在监测桩中浇筑入强制对中盘，利用强制对中原理可大大提高测量精度，对变形监测有很大的意义。
关键词：监测 GPS-RTK快速静态测量 强制对中 岩移观测
1.概述
我国早期的变形监测对于地形变化复杂的地区其观测的工作量非常之大且累计误差相对较大。随着科学技术的进步，卫星空间定位技术得到空前的发展，“GPS+电子水准仪”的测量方法随之出现且其测量精度和测量速度不断提高，使得“GPS+电子水准仪”的测量方法在水坝变形观测中得到广泛应用。
2.GPS-RTK超快速静态测量的原理及流程
2.1 GPS-RTK静态测量原理
GPS-RTK静态系统由基准站和流动站组成。无论是在几点间进行同步观测的后处理，还是从基站将改正值传输到流动站都称为相对技术。测量GPS接收机可以测出载波相位的差异，也可以测出卫星离地距离。GPS-RTK静态测量是根据GPS的相对定位原理，在测量时将一台接收机设置在已知点上（基准站），另一台或几台接收机放在待测点上（移动站），同步采集相同卫星的信号10～20 min，然后通过基准站的无线电台把基准站的所有卫星信息及观测信息连续不断地传给流动站。移动站通过持续观测10～20 min数据链接收来自基准站的数据，然后利用GPS控制器内置的处理软件与本机采集的GPS观测数据组成差分观测值进行实时处理，实时给出待测点的坐标、高程及实测精度，并将实测精度与预设精度指标进行比较，符合要求将记录该点的三维坐标及其精度。这种动态测量模式一般要求基准站和流动站同时接收到4颗以上GPS卫星，移动站迁站过程中可以关机或失锁，只要在观测时固定即可。它的关键技术是初始整周模糊度的快速解算，数据链的优质完成，实现高波特率数据传输的高可靠性和强抗干扰性。RTK技术采用差分法降低了载波相位测量改正后的残差及接收机钟差、卫星改正后的残差和电离层、对流层折射等因素的影响，使测量精度达到毫米级。
2.2 GPS-RTK测量流程
①将基准站设置在变形体影响不到的位置且不得大于电台有效半径；
②首次观测需要移动站至少在3个控制点上观测，完成后进行计算得出该区域七参数，以后观测时只需应用该参数进行重置当地坐标即可；
③移动站在独立的第4个点上架设仪器观测得出该点坐标与已知坐标比对进行检核确保计算参数无误或重置当地坐标无误；
④分别在监测站上观测（10min）以上、记录数据；
⑤监测点观测完成后，需在已知点进行观测，得出坐标与已知点坐标比对检查是否在观测过程中有误；
⑥导出数据、整理、分析。
3.方法改进
在以往的方法中多采用对中杆方法对监测点进行观测，但是在观测中往往出现以下几种问题：
①对中杆圆水准气泡精度差的问题
就该项目实施前，作业人员对对中杆及圆水准气泡进行了调校，但由于无专业的调校台使得仍存在一定误差，这也是大部分测量作业组存在的问题。
②运输过程中使得气泡跑偏的问题
对中杆在运输过程中，由于路况及车辆状况的影响，对中杆较长无法得到很好的保护，使得圆水准气泡产生一定的偏差。
③测量过程中气泡调平的误差问题
在监测过程中，对中杆对中整平时，圆水准气泡居中的误差远远大于长水准气泡的误差。
由实验记录数据可以得出采用对中杆的方法只适合精度在±20mm左右的工程监测。鉴于对中杆出现的误差问题，目前好多监测工程采用三角架对中的方法。三脚架对中法相对于对中杆的误差有了大幅提高。本项目开始前，将小型测量强制对中盘浇筑在监测混凝土监测桩内。监测桩埋设时尽量使强制对中盘处在水平面上。在观测过程中，只需携带基座连接螺栓、基座、GPS机头即可。将基座直接架设在监测桩的强制对中盘上，只需利用长水准气泡严格整平即可进行GPS-RTK快速静态观测。
优点：①无需携带三脚架或对中杆，大大减轻了测量作业人员的劳动量；②与用三脚架观测对比，可大大降低对中误差对观测精度的影响；③与对中杆相比，可排除由于对中杆不直和对中杆上圆水准气泡误差较大的影响。④与对中杆和三脚架两方法相比，可大大缩短观测前准备工作时间，提高观测效率。
4.新、旧方法数据对比分析
通过对某水利工程围堰采用新旧方法进行变形观测，选取无移动影响的地点埋设Z1、A1和A43监测点。埋设后待观测站稳定后分别用对中杆、三角架、和强制对中三种方法进行观测4次。分别将每种方法进行比对，得出最大相对误差的数据，将数据进行对比如下：
由以上数据可计算出：三种方法快速静态误差分别为：
则有α对中杆=±16.98mm，α三脚架=±10.52mm，α强制对中=±4.80mm
试中：α--为点位中误差。
由此可见，强制对中快速静态误差可以比对中杆快速静态误差精度提高71.76%，强制对中快速静态误差可以比三角架快速静态误差精度提高51.41%，此种方法可大大降低由于人为因素引起的误差，在水坝围堰监测乃至要求更高的变形监测中可以广泛应用。
5.结 论
（1）针对我国水利或者其他需要进行变形监测的区域，目前GPS+RTK快速静态测量在测量工作中大大提高了工作人员的工作效率。
（2）在迁移或者运输过程中，测量设备存在不同程度的变形（如对中杆不直或对中气泡跑偏），使得测量精度出现不同程度下降。
（3）在测量工作中人为因素间接影响测量精度的比重不可轻视（如测量对中误差），在有条件的情况下尽可能的减少人为因素的误差影响。
（4）在监测桩或观测站中预浇筑入强制对中盘对岩移观测或变形监测的精度提高有很显著的作用。
参考文献：
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2.周文学；王晓惠；；GPS快速静态和GPS RTK在控制点测量中定位方法比较[A]；2009全国测绘科技信息交流会暨首届测绘博客征文颁奖论文集[C]；2009年
3.东海宇；GPS快速静态定位技术在地质测量中的应用[J]；甘肃科技；2011年23期
论文作者:郭强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：对中论文; 测量论文; 误差论文; 精度论文; 静态论文; 气泡论文; 快速论文; 《基层建设》2019年第12期论文;