基于GNSS技术的地面沉降监测方法研究
【摘 要】传统地面沉降多使用一、二等水准观测，存在观测周期长，费时费力，效率低下等问题。分析了正常高、大地高、沉降量之间的关系，提出了利用静态GNSS技术进行大范围地面沉降监测的方法。工程实践表明，只要采取合理的观测方法及必要的质量控制措施，GNSS可以满足地面沉降监测精度要求。
【关键字】地面沉降监测，GNSS，精密水准，观测精度
目前地面沉降已经成为一种普遍的环境地质现象，给城市的生活、建设、发展带来严重的危害，如何更加准确、快速的进行地面沉降监测是测绘工作者共同关心的课题。长期以来，城市地面沉降观测大多使用精密水准观测方法，该方法作业周期长、实时性差，以及系统误差积累等问题，又严重影响监测成果的可靠性与真实性；同时，根据已有数据统计，使用该方法，需要长距离的高程基准传递，增加了工作量，影响了观测精度。GNSS具有观测周期短、布网迅速、精度高、自动化程度高等优点，已经广泛应用于控制测量、变形监测等领域，且GNSS的高程分量精度的提高也越来越成为人们关注的热点问题。探讨基于GNSS的地面沉降监测方法，使人们从繁重的水准测量中解脱出来，提高城市地面沉降监测的效率，具有较高的应用价值。
1 基于GNSS的地面沉降监测原理
众所周知，传统的精密水准测量得到的是正常高，而GNSS技术测量得到的是大地高，而城市地面沉降需要的成果是沉降量，分析不同高程系统之间的关系，如何消除不同高程系统间转换的误差，是使用GNSS技术进行沉降监测的基础。
事实上，大地高与正常高之间满足下列关系式
（1）
在公式（1）中，H为大地高，h为正常高， 为高程异常。如果在 与 两个不同时刻测定了沉降监测点的大地高，那么就有：
（2）
从公式（2）可以看出，当不考虑高程异常瞬时变化时，大地高变化量与正常高变化量完全等价，即
（3）
而大地高是一种纯几何量，与地球内部的物质分布无关，避开了大地水准面不平行性和重力异常变化等问题，比精密水准测量更合理。
基于GNSS技术的地面沉降监测方法研究
