天津市地面沉降的GPS监测研究

摘要

我国的地面沉降现象非常普遍，尤其是天津地区十分严重，已经对人们的生活和生产带来了极其严重的影响。为此，深入分析地面沉降的原理和成因，并以此建立合理完善的控制地面沉降的防灾减灾措施已成为迫切需要解决的问题。其中对地面沉降进行科学而及时的监测异常重要，近年来兴起的GPS技术应用于地面沉降监测已经成为一个热点研究课题。 本文主要针对上述问题，通过对天津市地面沉降的历史及现状进行分析，研究了造成地面沉降的主要地质原因和人为原因。介绍了GPS技术的发展历程、组成部分和测量原理，其中主要针对静态相对定位方法和实时动态相对定位方法(RTK)技术进行了详细论述。通过从理论上探讨正高、正常高与大地高以及地面沉降量的关系，证明了由GPS和精密水准测量所获得的地面沉降量在理论上的一致性。并将此静态差分GPS测量技术应用于天津市地面沉降的实践中，通过对GPS测量结果与一等水准测量结果的对比分析，从精度和一致性角度论证了采用差分GPS静态测量方法可以进行大范围的地面沉降监测。 本文对实时动态(RTK)测量技术的精度进行了初步研究。通过现场试验，对RTK测量高程精度与二等水准测量高程精度进行了对比，主要从时间和距离两个因素对RTK测量精度的影响做了定量的分析，由此表明在一定范围内，RTK测量技术取代二等水准测量是可以实现的。

目录

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第一章绪论

1.1引言

1.2地面沉降的危害

1.3天津地区地面沉降研究现状

1.3.1国内外地面沉降的研究现状

1.3.2天津市地面沉降的研究现状

1.4地面沉降成因分析

1.4.1地面沉降的地质原因

1.4.2地面沉降的人为原因

1.5本文主要工作

第二章GPS的系统组成及其测量坐标系统

2.1 GPS定位技术的发展

2.2 GPS定位系统的组成

2.3 GPS测量坐标系统

2.3.1天球坐标系

2.3.2地球坐标系

2.3.3站心赤道直角坐标系与站心地平直角坐标系

2.3.4 WGS-84坐标系与我国大地坐标系

2.4 GPS的时间参考系统

第三章GPS绝对测量方法与相对测量方法

3.1 GPS基本观测量

3.1.1测码伪距观测方程

3.1.2测相伪距观测方程

3.2 GPS绝对定位原理

3.2.1静态绝对定位原理

3.2.2动态绝对定位原理

3.3 GPS相对定位原理

3.3.1静态相对定位原理

3.3.2动态相对定位原理

第四章天津市地面沉降的GPS静态监测实例研究

4.1应用GPS定位技术监测地面沉降的理论依据

4.1.1正高、正常高、大地高与地面沉降

4.1.2 GPS高程测量误差分析和精度研究

4.2天津市地面沉降的监测现状

4.3 GPS地面沉降监测试验技术方案

4.3.1 GPS监测网的布设

4.3.2 GPS监测和精密水准监测技术标准

4.3.3 GPS监测地面沉降的数据处理方法

4.4监测成果质量分析

4.4.1 GPS监测精度统计分析

4.4.2 GPS与精密水准监测结果的一致性分析

第五章天津市地面沉降的GPS实时动态(RTK)监测试验研究

5.1试验背景及意义

5.2 RTK技术概述

5.2.1 RTK技术的基本原理

5.2.2 RTK测量系统的设备配置

5.2.3 RTK测量的误差分析

5.3试验技术方案设计

5.3.1测点布置方案

5.3.2试验仪器及施测

5.4试验数据处理

5.4.1 RTK测量精度统计分析

5.4.2测量时间对RTK精度影响

5.4.3 RTK与水准测量结果一致性分析

5.4.4误差分析及改进措施

第六章结论与展望

6.1结论

6.2进一步研究的设想

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢