GPS在地面沉降中的應用

王琚+趙中飛+陳建忠+高玉苓+何丹青+楊春光

摘要：東營市地面沉降由背景條件和人為因素形成，在第一期東營沉降的基礎上，為進一步研究和確立東營市地面沉降的空間分布規律，了解沉降現狀及預測發展趨勢，在東營市開展了第二次東營沉降監測，并結合第一次東營沉降數據分析了東營沉降現狀。

關鍵詞：地面沉降；GPS；東營市

一、沉降區概況

東營市位于山東省東北部，魯北黃河三角洲平原上，東、北兩面瀕臨渤海，西與濱州市毗鄰，南與淄博、濰坊市接壤。大地構造區位于魯西南坳陷的西南部。東營市市域范圍內被厚達168～420m的第四系覆蓋，巖性以粉土、粉質粘土和砂層互層為主。第四紀沉積物以黃河沖洪積、湖沼相堆積物為主，沉積厚度370～450 m。東營市地面沉降主要有以下兩個原因：（1）由于過量抽汲地下水（或油、氣）引起水位（或油、氣壓）下降；（2）在欠固結或半固結土層分布區，因土層固結壓密而造成的大面積地面下沉現象。

二、理論依據

圖1-1所示為大地高和正常高之間的關系，其中∈表示似大地水準面至參考橢球面間的高差，即高程異常，H為改點到參考橢球面的法線距離即大地高，h為正常高。沉降量計算公式如公式1所示。

高程異常∈再不發生重大地質變化的情況變化極小，可忽略不計，所以我們在同一基準框架下利用高等級衛星定位測量求得多期高精度的大地高，就能獲取改點每觀測周期內的高精度的沉降值。

三、數據采集

結合東營市地面沉降測量一期項目使用的19座GPS控制點，在全市域范圍內新增布設20座GPS控制點，選點原則為在均勻分布的基礎上，重點在南部廣饒地區、市區進行加密布設。標準參照B級GPS觀測點施建方案。以及包含新投入運行的墾利CORS站點一座。共同組建成該地區的沉降監測網，點位共計40座。在2013-2016年四年內，監測網觀測每年觀測一次，時間窗口定為9-10月，按照B級衛星定位點的觀測要求，每個點位連續觀測3天，每天連續觀測時長不小于23h30min。

四、數據處理

在ITRF框架下聯合北京、上海、武漢、臺灣等IGS站進行數據處理，歷元與各觀測時點同步，解算各沉降監測點間的基線，使用IGS站對監測網進行三維約束，求取各點在ITRF框架下的坐標。我們將截止高度角設定為10°，以減少測站高程與天頂方向對流層延遲之間的相關性；采用由IGS所提供的改正數表進行天線相位中心將隨著高度角變化的改正。在基線處理時，采用GPS精密數據處理軟件GAMIT，對流層延遲改正時映射函數采用Niell模型，采用IGS最終精密星歷。

網平差以IGS站為起算點，約束監測網，平差計算獲得各點坐標。平差時采用武漢大學COSAGPS軟件，計算出點位水平方向中誤差，高程方向中誤差，基線邊相對精度等，來評定沉降監測的精度。

結論：東營市市域范圍內，東北部及南部地區沉降明顯，其中沉降最大值出現在南部廣饒市漏斗區，該地區年沉降率最大值達到14cm/a，需對該地區及周圍引起足夠重視。endprint