GPS在地面沉降中的應(yīng)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(chǔ)上，為進(jìn)一步研究和確立東營市地面沉降的空間分布規(guī)律，了解沉降現(xiàn)狀及預(yù)測發(fā)展趨勢，在東營市開展了第二次東營沉降監(jiān)測，并結(jié)合第一次東營沉降數(shù)據(jù)分析了東營沉降現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：地面沉降；GPS；東營市

一、沉降區(qū)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(gòu)造區(qū)位于魯西南坳陷的西南部。東營市市域范圍內(nèi)被厚達(dá)168～420m的第四系覆蓋，巖性以粉土、粉質(zhì)粘土和砂層互層為主。第四紀(jì)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(jié)或半固結(jié)土層分布區(qū)，因土層固結(jié)壓密而造成的大面積地面下沉現(xiàn)象。

二、理論依據(jù)

圖1-1所示為大地高和正常高之間的關(guān)系，其中∈表示似大地水準(zhǔn)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?！试俨话l(fā)生重大地質(zhì)變化的情況變化極小，可忽略不計，所以我們在同一基準(zhǔn)框架下利用高等級衛(wèi)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(nèi)的高精度的沉降值。

三、數(shù)據(jù)采集

結(jié)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(nèi)新增布設(shè)20座GPS控制點，選點原則為在均勻分布的基礎(chǔ)上，重點在南部廣饒地區(qū)、市區(qū)進(jìn)行加密布設(shè)。標(biāo)準(zhǔn)參照B級GPS觀測點施建方案。以及包含新投入運(yùn)行的墾利CORS站點一座。共同組建成該地區(qū)的沉降監(jiān)測網(wǎng)，點位共計40座。在2013-2016年四年內(nèi)，監(jiān)測網(wǎng)觀測每年觀測一次，時間窗口定為9-10月，按照B級衛(wèi)星定位點的觀測要求，每個點位連續(xù)觀測3天，每天連續(xù)觀測時長不小于23h30min。

四、數(shù)據(jù)處理

在ITRF框架下聯(lián)合北京、上海、武漢、臺灣等IGS站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，歷元與各觀測時點同步，解算各沉降監(jiān)測點間的基線，使用IGS站對監(jiān)測網(wǎng)進(jìn)行三維約束，求取各點在ITRF框架下的坐標(biāo)。我們將截止高度角設(shè)定為10°，以減少測站高程與天頂方向?qū)α鲗友舆t之間的相關(guān)性；采用由IGS所提供的改正數(shù)表進(jìn)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(shù)據(jù)處理軟件GAMIT，對流層延遲改正時映射函數(shù)采用Niell模型，采用IGS最終精密星歷。

網(wǎng)平差以IGS站為起算點，約束監(jiān)測網(wǎng)，平差計算獲得各點坐標(biāo)。平差時采用武漢大學(xué)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(jiān)測的精度。

結(jié)論：東營市市域范圍內(nèi)，東北部及南部地區(qū)沉降明顯，其中沉降最大值出現(xiàn)在南部廣饒市漏斗區(qū)，該地區(qū)年沉降率最大值達(dá)到14cm/a，需對該地區(qū)及周圍引起足夠重視。endprint