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1、GPS高程在滑坡监测中应用研究第31卷第8期2000年8月人民长江YatWa~eRivervnI3l,N0.8Aug.,2000文章编号:1001—4179e2000)0~一0O44—03GPS高程在滑坡监测中应用研究赵宏金曾旭平(长江水利委员台综合勘测局,湖北武汉43(]o10)下L,占?J/P摘要:GPS耐量相对经典的测量技术,具有定位精度高,观刹时间短,操作简便,全无候作业等优势,此外还能提供三堆坐标,精确测定观剐站的戈地高程.GPS的三雏定位特性研究厦应用技术开发工作,国内外的学者均在加紧研究,长江委第十一勘洲院针对这一问题,
2、结合生产实践,提出GPS高程监剐需解决的问题厦实现手鞋,如GPS误差源,卫星轨道误差,对流屠折射影响,基准点坐标确定,周跳修复等:在三峡库区宝塔滑坡的监剥中,运甩cPs高程监洲取得了较高的精度.关键词:GPs高程;测量;应用研究;滑坡监剥;变形观酒0中圈分类号:P2284文献标识码:A1GPS特点及GPS高程发展状况全球定位系统(GPS),是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星定位系统在测量工作方面这一定位技术在大地测量,工程测量,工程与地壳形变监测,地籍测量,航空摄影测量和海洋测绘等各个领域的应用,已甚为普遍.GPS
3、测量相对经典的测量技术,其特点如下:观测站之间无须通视既要保持良好的通视条件,又要保障测量控制网的良好结构,这一直是经典测量技术在实践方面的困难问题之一.而GPS测量在此方面的优点既可减少测量工作的经费和时间.又使点位的选择变得较为灵活.定位精度高.现已完成的大量实验表明.在小于50krn的基线上,其相对定位精度可达1～2×10一,而在100—500krn的基线上可达1O一～10'..随着观测技术与数据处理方法的改善,可望在大于1000krn的距离上,相对精度达到或优于1O_'.观测时间短.目前.利用经典的静态定位方法,完成一条基线的
4、相对定位所需要的观测时间,根据要求的精度不同,一般约为13h.为了进一步缩短观测时间,提高作业速度,近年来发展的短基线(加krn左右)快速相对定位法,其观测时间仅需数分钟提供三维坐标.GPS测量,在精确测定观测站平面位置的同时,可以精确测定观测站的大地高程.GPS测量的这一特点,不仅为研究大地水准面的形状和确定地面的高程开辟了新途径,同时也为其在航空物探,航空摄影测量及精密导航中的应用,提供了重要的高程数据.操作简便.GPS测量的自动化程度很高,外业观测中测量员的主要任务只是安装并开关仪器,量取仪器高,监视仪器的工作状态和采集环境的气
5、象数据,而其他观测工作,如卫星的捕获,跟踪观测和记录均由仪器自动完成.全天候作业.GPS观测工作,可以在任何地点,任何时间连续地进行,一般不受气候条件的影响.自从90年代初,GPS应用技术在水利工程测量中得到广泛应用.长江委第十一勘测院在南水北调工程,长江三峡水利工程,长江堤岸防洪工程,三峡库区滑坡监测等方面广泛应用GPS应用技术,测量成果的平面位置精度已满足多方面测量控制及监测精度的要求作为GPS三维定位特性之一的高程应用方面,开发工作亦在进行.国内外学者近几年的研究表明,GPS高程测量内符合精度,一般可达到1～2ppm,经计算转化
6、为我国所用的正常高与水准测量结果的不符值,平原地区一般在3～20mill,山区约为10～50trim;在平原低丘区.足以代替3,4等水准测量;在陡峻山区,精度也高于常规的三角高程测量结果.当今GPS高程的研究焦点主要集中在:用GPS高收稿日期:1999—04—19作者筒介:赵宏全,男,长江水利委员鲁综合勘洲局第十一勘剐院,工程师:第8期赵盅盎等:GPS高程在滑坡监剥中应用研究程代替几何水准测量;GPS高程应用于形变监测2GP$高程监测需解决的问题及实现手段2.1常用高程系统常用的高程系统主要有:大地高程系统,正常高程系统,正高系统.2
7、.1.1大地高程系统大地高程系统,是以椭球面为基准面的高程系统.大地高的定义是,由地面点沿通过该点的椭球面法线,到椭球面的距离,通常以H表示.因为椭球面在地球内部的位置,决定于椭球体的定位参数△=(△凰△△)和定向参数=(r)T所以当椭球体的定位与定向不同时,相应的大地高程系统也是不同的.如果以311表示不同大地高程系统的高程差,则有关系式3H=(cosBcosLc.ssinsin[篓]+一{M:iBi{:iB..『]''【叫J(1)大地高是一个几何量,不具有物理上的意义.利用GPS定位技术,可以直接测定测站在WGS一84中的大地高程
8、.这一高程系统,在工程技术上虽然没有广泛的应用,但它与水准测量资料,重力测量资料相结合,来研究大地水准面的形状,或结合高程异常资料,来确定点的正常高方面,都有重要的意义.2.1.2正高系统以大地水准面为基准面的高程系统,
