基于CORS系统RTK技术的地表沉降数据处理与应用

赵晓东　孙文超

摘 要：传统沉降监测手段主要是全站仪、水准仪，平面测量和高程测量需分开进行；需要大量的测量人员、耗时、费力、测量效率低；将CORS系统RTK技术应用到矿山沉降监测中，通过对观测数据进行似大地水准面数据处理，能满足精度的要求，又可提高速度和效率，具有广阔的应用前景和研究价值。

关键词：CORS系统；RTK技术；地表沉降；似大地水准面

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

1 前言

济阳矿区属于黄河北煤田，地表岩移参数缺乏，为了地表移动变形机理及参数研究，则开展地表沉降变形观测。传统监测手段主要采用全站仪进行平面测量、水准仪进行高程测量，需要大量的测量人员、耗时、费力、测量效率低，制约了岩移观测工作的顺利进展。将CORS系统RTK技术应用到矿山沉降监测中，是目前沉降监测发展的热点之一。现CORS系统全网覆盖，平面精度和高程精度都能达到厘米级。而通过对CORS RTK数据进行处理提高精度，使之满足于地表沉降。本文通过对CORS RTK技术在黄河北煤田济阳矿区地表沉降监测中的应用研究以及观测数据进行大地水准面精化，具有广阔的应用前景。

2 CORSRTK技术在靳家井田地表沉降监测中的应用研究

济阳煤矿位于济南市济阳县，矿区所在位置地面起伏较为平坦，多为农田。为了研究地表岩移规律，在二采区地表建立地表岩移观测站，沿工作面走向方向布设一条观测线，设置了62个观测点， 工作面近似倾向方向布设两条观测线，设置了58个观测点。 数据采集采用济南CORS基站，应用RTK技术进行平面和高程测量。由于区域范围小且平坦，大地水准面采用平面拟合。为了提高拟合精度，在测区范围内平均布设7个GPS点控制点，依拟合出的黄河北煤田济阳矿区的似大地水准面，对CORS所测定的大地高加入高程异常值求得各监测点的正常高。

在应用RTK施测过程中，为了提高内符合精度，观测次数为5次，设置采样率为1S，每次观测时间为10S，并采用支架进行稳定支护。为检验网络RTK高程测量的精度，采用日本生产DL—101C电子水准仪及条形码水准尺按四等水准测量要求对局部10个监测点进行了测量，根据测量结果可知GPS拟合高与四等水准所测正常高的较差为2-10mm之间，完全满足四等水准的精度要求。局部监测点的GPS拟合高与第三期四等水准所测正常高的较差见表1。

为检验网络RTK平面测量的精度，采用徕卡全站仪TCR802对局部10个监测点平面进行了两期测量，进行两期全站仪观测数值较差与同时两期RTK观测数值较差，进行比较可知使用RTK的测量方式与全站仪等传统测量方式平面坐标基本一致。

由于岩移观测主要是沉降观测，所以根据绘制比较倾向观测线最后一期水准测量与RTK下沉量观测值，对比结果表明，使用RTK测量与传统测量方式的结果一致，这说明借用方便快捷的动态RTK观测手段可替代传统的水准测量手段进行厘米级的地表沉降观测，即保证了观测精度，又极大地提高了工作效率。

3 结论

实践研究表明：CORS RTK技术其平面精度可以满足岩移监测的精度要求，但其高程定位精度大约为±2.5cm～5.0cm，在有足够数量的GPS/水准点的情况下，可以直接采用GPS/水准拟合的方法得到高精度的区域似大地水准面。当测区范围较小且平坦时，采用平面拟合的方法即可得到理想的拟合效果，GPS拟合高程测量可以达到四等水准测量精度要求。通过对似大地水准面的精化，CORSRTK精度满足于地表沉降的要求。与传统水准测量相比较，该方法既能满足精度的要求，又可提高速度和效率，具有广阔的应用前景和研究价值。

作者简介：赵晓东（1983-），男，大学，工程师，主要从事地质测量防治水的研究与实践工作。