基于CORS系統RTK技術的地表沉降數據處理與應用

趙曉東　孫文超

摘 要：傳統沉降監測手段主要是全站儀、水準儀，平面測量和高程測量需分開進行；需要大量的測量人員、耗時、費力、測量效率低；將CORS系統RTK技術應用到礦山沉降監測中，通過對觀測數據進行似大地水準面數據處理，能滿足精度的要求，又可提高速度和效率，具有廣闊的應用前景和研究價值。

關鍵詞：CORS系統；RTK技術；地表沉降；似大地水準面

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.229

1 前言

濟陽礦區屬于黃河北煤田，地表巖移參數缺乏，為了地表移動變形機理及參數研究，則開展地表沉降變形觀測。傳統監測手段主要采用全站儀進行平面測量、水準儀進行高程測量，需要大量的測量人員、耗時、費力、測量效率低，制約了巖移觀測工作的順利進展。將CORS系統RTK技術應用到礦山沉降監測中，是目前沉降監測發展的熱點之一。現CORS系統全網覆蓋，平面精度和高程精度都能達到厘米級。而通過對CORS RTK數據進行處理提高精度，使之滿足于地表沉降。本文通過對CORS RTK技術在黃河北煤田濟陽礦區地表沉降監測中的應用研究以及觀測數據進行大地水準面精化，具有廣闊的應用前景。

2 CORSRTK技術在靳家井田地表沉降監測中的應用研究

濟陽煤礦位于濟南市濟陽縣，礦區所在位置地面起伏較為平坦，多為農田。為了研究地表巖移規律，在二采區地表建立地表巖移觀測站，沿工作面走向方向布設一條觀測線，設置了62個觀測點， 工作面近似傾向方向布設兩條觀測線，設置了58個觀測點。 數據采集采用濟南CORS基站，應用RTK技術進行平面和高程測量。由于區域范圍小且平坦，大地水準面采用平面擬合。為了提高擬合精度，在測區范圍內平均布設7個GPS點控制點，依擬合出的黃河北煤田濟陽礦區的似大地水準面，對CORS所測定的大地高加入高程異常值求得各監測點的正常高。

在應用RTK施測過程中，為了提高內符合精度，觀測次數為5次，設置采樣率為1S，每次觀測時間為10S，并采用支架進行穩定支護。為檢驗網絡RTK高程測量的精度，采用日本生產DL—101C電子水準儀及條形碼水準尺按四等水準測量要求對局部10個監測點進行了測量，根據測量結果可知GPS擬合高與四等水準所測正常高的較差為2-10mm之間，完全滿足四等水準的精度要求。局部監測點的GPS擬合高與第三期四等水準所測正常高的較差見表1。

為檢驗網絡RTK平面測量的精度，采用徠卡全站儀TCR802對局部10個監測點平面進行了兩期測量，進行兩期全站儀觀測數值較差與同時兩期RTK觀測數值較差，進行比較可知使用RTK的測量方式與全站儀等傳統測量方式平面坐標基本一致。

由于巖移觀測主要是沉降觀測，所以根據繪制比較傾向觀測線最后一期水準測量與RTK下沉量觀測值，對比結果表明，使用RTK測量與傳統測量方式的結果一致，這說明借用方便快捷的動態RTK觀測手段可替代傳統的水準測量手段進行厘米級的地表沉降觀測，即保證了觀測精度，又極大地提高了工作效率。

3 結論

實踐研究表明：CORS RTK技術其平面精度可以滿足巖移監測的精度要求，但其高程定位精度大約為±2.5cm～5.0cm，在有足夠數量的GPS/水準點的情況下，可以直接采用GPS/水準擬合的方法得到高精度的區域似大地水準面。當測區范圍較小且平坦時，采用平面擬合的方法即可得到理想的擬合效果，GPS擬合高程測量可以達到四等水準測量精度要求。通過對似大地水準面的精化，CORSRTK精度滿足于地表沉降的要求。與傳統水準測量相比較，該方法既能滿足精度的要求，又可提高速度和效率，具有廣闊的應用前景和研究價值。

作者簡介：趙曉東（1983-），男，大學，工程師，主要從事地質測量防治水的研究與實踐工作。