【正文】 多路徑誤差 經(jīng)某些物體表面反射后到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)如果與直接來自衛(wèi)星的信號(hào)疊加干擾后進(jìn)入接收機(jī) ,就將使測(cè)量值產(chǎn)生系統(tǒng)誤差 ,這就是多路徑效應(yīng)誤差。 c為真空中的光速 ,n 為大氣折射率 ,其值取決于氣溫、氣壓和相對(duì)濕度等因子。測(cè)碼偽距觀測(cè)值和載波相位觀測(cè)值所受到的電離層延遲大小相同 ,但符號(hào)相反。在太陽紫外線、 Χ 射線、 β 射線和高能粒子的作用下 ,該區(qū)域內(nèi)的氣體分子和原子將產(chǎn)生電離 ,形成自由電子和正離子。系統(tǒng)誤差遠(yuǎn)較隨機(jī)誤差的值大 ,而且可以通過檢驗(yàn)和對(duì)比來確定并通 過模型來加以改正而隨機(jī)誤差只能通過鐘的穩(wěn)定度來描述其統(tǒng)計(jì)特性 ,無法確定其符號(hào)和大小。由衛(wèi)星星歷所給出的衛(wèi)星位置與衛(wèi)星的實(shí)際位置之差稱為衛(wèi)星星歷誤差。采樣間隔 15 s 。同時(shí)觀測(cè)的有效衛(wèi)星數(shù)大于等于 4 顆 。 數(shù)據(jù)的采集 由于一般監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距離都較短 (1km左右 ),所以采用單頻或雙頻 GPS 接收機(jī)均能滿足數(shù)據(jù)采集的要求。 5 GPS 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理 近年來 ,隨著全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) GPS( Global Positioning System) 技術(shù)的快速發(fā)展 , GPS 技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用 ,特別是在精度要求較高的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域 ,GPS 技術(shù)幾乎代替了常規(guī)監(jiān)測(cè)方法由于 GPS 測(cè)量是通過接收衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)來確定地面點(diǎn)的位置 ,在信號(hào)傳播過程中會(huì)受到衛(wèi)星鐘的鐘差、衛(wèi)星星歷誤差、相對(duì)論效應(yīng)、地球自轉(zhuǎn)的影響、電離層折射誤差、對(duì)流層折射的誤差、多路徑效應(yīng)的誤差、接收機(jī)鐘差等多種誤差源的影響。該方法的基本原理如下 : 設(shè) )()2()1( ,...., nxxx ，為 X 的獨(dú)立同分布樣本，而 )()2()1( ...., nxxx ，為它的順序統(tǒng)計(jì)量。 多個(gè)粗差的定位方法 上述的 ESD 統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)及狄克松檢驗(yàn)作為單個(gè)粗差探測(cè)的方法，通常能達(dá)到較好的效果，但如有多個(gè)粗差時(shí)，若采用接連實(shí)施單個(gè)粗差檢驗(yàn)的方法，則效果很差。檢驗(yàn)時(shí)，不用 s 作為 ? 的估值，而是用極差來估計(jì) ? 。若數(shù) 據(jù) 中 存在兩個(gè)或兩個(gè)以上粗差時(shí)， ESD 統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法有可能一個(gè)粗差也檢驗(yàn)不出來。 (2)ESD 統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn) 對(duì)來自正態(tài)總體 ),( 2?uN 的隨機(jī)樣本構(gòu)成順序量 ())2()1( ..... nxxx ? 組成統(tǒng)計(jì)量 sxxgs xxgnnn )1()( ,???? ????? () 22 )(11 ? ???ni xxns () ??? ni ixnx 11 () 以 ?ng 來 判斷最大值是否為粗差， 39。 (1) 萊因達(dá)準(zhǔn)則法 “萊因達(dá)”準(zhǔn)則又稱“ ?3 ”準(zhǔn)則。檢驗(yàn)粗差的一般方法是：原假設(shè) 0H :觀測(cè)值中 不存在粗差，則對(duì)于所組成的某種統(tǒng)計(jì)量 )(xS ，找出臨界值 nc ，使 17 P( )(xS nc )=? 。相反，如果某一 測(cè)點(diǎn)的測(cè)值發(fā)生異常，而其相關(guān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)值正常，則認(rèn)為建筑物的結(jié)構(gòu)正常，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可能發(fā)生了異?；虮O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)含有粗差。并設(shè) 該 模 型的模型標(biāo)準(zhǔn)差為 5，則根據(jù)預(yù)報(bào)原理，該監(jiān)測(cè)量的預(yù)報(bào)值可表示為 : ),( 11111 tuTCfy ? () 式中 : 1111 , tuTC 為觀測(cè)時(shí)的車流量、溫度、風(fēng)速、時(shí)效性。運(yùn)營 期 的 橋梁索塔變形主要是由于氣溫、日照、風(fēng)力以及車流量荷載等因素共同影響的結(jié)果。粗差能嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，并干擾對(duì)建筑物的監(jiān)控和安全評(píng)價(jià)，因此，有效地識(shí)別并剔除粗差，是數(shù)據(jù)分析處理的基礎(chǔ)，對(duì)建筑物的安全監(jiān)控具有 重要的意義。系統(tǒng)誤差具有累積作用，會(huì)對(duì)之后的測(cè)量值也造成影響，但系統(tǒng)誤差一般來說都有一定的規(guī)律性，通過一定的觀測(cè)程序或改正的辦法可以得到消除或減弱。 變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)粗差的定位與剔除 在測(cè)量過程中，由于外界環(huán)境、人為因素等多方面的影響，會(huì)使得測(cè)量結(jié)果中都不可避免地含有誤差。粗差和異常值最本質(zhì)的區(qū)別是 :粗差在數(shù)值上具有偶然性和孤立性的特點(diǎn)，在相鄰監(jiān)測(cè)數(shù) 據(jù)中通常是以單個(gè)不連續(xù)的形式出現(xiàn)，含有粗差的數(shù)據(jù)序列在數(shù)理統(tǒng)計(jì)表現(xiàn)為污染正態(tài)分布。粗差和異常值同為異常數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)外觀上來看，兩者均表現(xiàn)為在數(shù)值上與正常監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相比有較大的差異。以含有粗差的監(jiān)測(cè)值來進(jìn)行安全預(yù)報(bào)，必將對(duì)預(yù)報(bào)的結(jié)果產(chǎn)生一定程度的歪曲和失真。由于現(xiàn)代 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化、海量化的特點(diǎn)，使得傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)與方法不能完全滿足數(shù)據(jù)處理的要求，因此必須研究適合于現(xiàn)代監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)特點(diǎn)的處理方法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析與處理，為建筑物的安全運(yùn)營提供可靠的保障困 。與傳統(tǒng)獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比較，現(xiàn)代監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn) : (1)數(shù)據(jù)獲取自動(dòng)化 :隨著測(cè)繪儀器的發(fā)展，全站儀、 GPS 等現(xiàn)代化測(cè)量儀器的 應(yīng)用，使得測(cè)量數(shù)據(jù)的獲取更加簡單、便捷，基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的半自動(dòng)化、自動(dòng)化采集?？梢?，變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的合理及準(zhǔn)確處理極為 重要。利用精密水準(zhǔn)測(cè)量資料和 GPS 測(cè)量成果，以較高精度來確定測(cè)點(diǎn)的高程。隨著 GPS 硬、軟件的發(fā)展，測(cè)量精度的提高， GPS 變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)越來越向數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化、內(nèi)外業(yè)處理一體化的方向 發(fā)展。對(duì)于緩慢變形場(chǎng)合，常用靜態(tài)基線解算方法。早在 1988 年 9月，美國工程兵測(cè)繪研究所就已經(jīng)將 GPS 用于大壩的形變監(jiān)測(cè)，研制了一種利用 GPS 載波相位觀測(cè)值近似實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) CDMS。 GPS 技術(shù) GPS 作為一種全新的現(xiàn)代空間定位技術(shù)，已逐漸在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。(5)交通事故和刑事案件現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)繪 :(6)復(fù)雜機(jī)械零件的測(cè)繪 。攝影測(cè)量方法適用范圍包括如下幾個(gè)方面 :(1)變形測(cè)量，包括房屋、橋梁、井筒、井架、隧道及各種工業(yè)構(gòu)筑物和地下工程的變形測(cè)量 。 (2)所需工作環(huán)境在工程中往往難以滿足， 如地下空區(qū)測(cè)量難于設(shè)置攝站 。能夠?qū)⒂^測(cè)得到的全部資料貯存，并可隨時(shí)恢復(fù)其空間模型 。地面立體攝影測(cè)量則可測(cè)定物體空間位置的移動(dòng)和變形，這兩種方法最適于近距離單體建筑物的變形測(cè)量。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù) 、空間技術(shù)、信息處理技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用， 全站儀的研發(fā)也有了長足的進(jìn)步，特別是在中央處理單元 (CPU)、內(nèi)置軟件上，并且出現(xiàn)了高精度智能型全站儀，即所謂的“ 測(cè)量機(jī)器人”，它能夠自動(dòng)跟蹤測(cè)量目標(biāo)，自動(dòng)測(cè)量，自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)。由于高精度全站儀的出現(xiàn)，使這種變形測(cè)量方法成為一種最有效、直觀的方法，并主要用 于對(duì)地表的變形測(cè)量。近 10 年發(fā)展起來的空間對(duì)地觀測(cè)遙感新技術(shù) — 合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量，在監(jiān)測(cè)地震變形、火山地表移動(dòng)、冰川漂移、地面沉降、山體滑坡等方面，其試驗(yàn)成果的精度可達(dá) cm 或 mm級(jí)，表現(xiàn)出了很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但精密水準(zhǔn)測(cè)量依然是高精度高程信息獲取的主要方法。 變形監(jiān)測(cè)的方法 觀測(cè)對(duì)象的變形過程一般都是動(dòng)態(tài)過程，只不過有的變形速度很快，有的則很慢。從歷次測(cè)量結(jié)果的比較中了解變形隨時(shí)間發(fā)展的情況。而工程建 (構(gòu) ) 筑物有各種不同類型，如 :水利水電樞紐工程、橋梁、高層建筑、冶煉設(shè)施、精密輸送帶、尾砂壩、井塔和井架、架空索道、擋土墻、地下井巷、隧洞等等。根據(jù)變形監(jiān)測(cè)資料，還可檢驗(yàn)設(shè)計(jì)理論是否正確，提供設(shè)計(jì)并修改所需的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) ,如巖體地下工程監(jiān)測(cè)，是實(shí)現(xiàn)信息化施工的重要手段。由于工程測(cè)量學(xué)是研究工程建設(shè)在勘測(cè)、施工和管理階段所進(jìn)行的各種測(cè)量工作的學(xué)科，因而在工程領(lǐng)域，也常把變形測(cè)量作為工程測(cè)量的一個(gè)重要組成部分。 3 變形監(jiān)測(cè)技術(shù) 所謂變形監(jiān)測(cè)， 就是利用測(cè)量儀器及其他專用儀器和方法對(duì)變形體的變形現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)視、觀測(cè)的工作。 點(diǎn)連式是指相鄰?fù)綀D形之間僅有一個(gè) 公共點(diǎn)的連接，而邊連式的同步圖形之間由一條公共基線連接。 GPS 變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)網(wǎng)型設(shè)計(jì) 由于 GPS 同步觀測(cè)不要求點(diǎn)間通視，故 GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)具有較大的靈活性。如果選擇國家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系，則基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)同時(shí)具有國家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，以便將 GPS 觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將各點(diǎn)的 wgs84 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為國家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系。 GPS 測(cè)量的結(jié)果是三維坐標(biāo)，位置基準(zhǔn)有 3個(gè)，方位基準(zhǔn)有三個(gè)，尺度基準(zhǔn)一個(gè)。實(shí)際需要的點(diǎn)位坐標(biāo)可以是 wgs84 坐 標(biāo)系的坐標(biāo)，也可能是國家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo)。 三角測(cè)量控制網(wǎng) 三角測(cè)量控制網(wǎng)事大面積變形監(jiān)測(cè)的最有效的控制方法。以便在引張線 9 端點(diǎn)不穩(wěn)定的情況下，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移值加以改正。監(jiān)測(cè)點(diǎn)間隔應(yīng)根據(jù)需要確定，一般在 1020 之間。為此，可布設(shè)成類似于高能物理加速器工程中的測(cè)高直伸環(huán)形網(wǎng)，通過測(cè)量狹長三角形的邊長和高的途徑，間接提高測(cè)角精度。直至點(diǎn)位精度滿足要求，工作量又相對(duì)較小。 變形網(wǎng)的邊長一般較短，但精度高，一般情況下需要強(qiáng)制歸心；變形網(wǎng)要求通視條件好，而不過于要求網(wǎng)形的構(gòu)成；對(duì)變形網(wǎng)來說，多余觀測(cè)冗余多。由于布網(wǎng)的目的不同，影響網(wǎng)質(zhì)量的因素也就不同，比如大氣折光和系統(tǒng)誤差對(duì)工程測(cè)量控制網(wǎng)的影響很大，而對(duì)變形網(wǎng)的影響不是最重要的。對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)實(shí)際上是對(duì)變形體的一次抽樣。 采用增設(shè)工作基點(diǎn)的方法可以克服深埋和遠(yuǎn)設(shè)帶來的不利影響，因?yàn)椋阂环矫嬗捎谧冃嗡俣刃?，則基點(diǎn)觀測(cè)的間隔可以相對(duì)地拉長，從而減少了工作量，工作量的 減少又可以對(duì)基點(diǎn)觀測(cè)施以較高的精度：另一方面，由于它離觀測(cè)點(diǎn)近，測(cè)點(diǎn)觀測(cè)的工作量和誤差累積都較小。工作基點(diǎn)布設(shè)應(yīng)遵循的基本原則：變形速度小，且與觀測(cè)點(diǎn)之間的距離較近。因?yàn)槿绻捎眠h(yuǎn)設(shè)的方法，會(huì)使得觀測(cè)路線增長或網(wǎng)的規(guī)模加大，這樣就會(huì)加大了測(cè)量工作量，擴(kuò)大了誤差的累積效應(yīng)，所測(cè)得的位移值的可靠程度就小，這對(duì)于變形監(jiān) 測(cè)來說是致命的，因?yàn)樽冃伪O(jiān)測(cè)的基本 7 特點(diǎn)是重復(fù)觀測(cè)的精度要求高：如果采用深埋，則會(huì)增加人力和物力的耗費(fèi)。應(yīng)此，從理論上講，由工程建筑物的興建而產(chǎn)生的變形時(shí)有一定范圍的。 基準(zhǔn)點(diǎn) 要求建立在變形區(qū)以外的穩(wěn)定地區(qū)，同大地測(cè)量點(diǎn)相比較，要求具有更高的穩(wěn)定性。非直線型壩段和壩的其他部位的壩段，多 采用前方交會(huì)法測(cè)定水平位移。為測(cè)定壩體上下游兩側(cè)點(diǎn)的高差變化情況，應(yīng)沿某些壩段的中心 線在距上下游面 1米處的壩面上，各埋設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。 大壩變形監(jiān)測(cè)點(diǎn) 6 大壩變形觀測(cè)點(diǎn)布置時(shí) 應(yīng)視大壩類型和觀測(cè)內(nèi)容來確定。 （ 2）對(duì)于一般的工業(yè)建筑物，監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在柱子基礎(chǔ)上，另外，在主要設(shè)備基礎(chǔ)的四周，以及動(dòng)載荷四周和地質(zhì)條件不良的地方，也要布置監(jiān)測(cè)點(diǎn) 。 下面就不同的變形監(jiān)測(cè)對(duì)象，簡要說明監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置時(shí)應(yīng)注意的問題 。 展望變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的未來： ① 多種傳感器、數(shù)字近景攝影、全自動(dòng)跟蹤全站儀和 GPS 的應(yīng) 用，將向?qū)崟r(shí)、連續(xù)、高效率、自動(dòng)化、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方向發(fā)展； ② 變形監(jiān)測(cè)的時(shí)空采樣率會(huì)得到大大提高，變形監(jiān)測(cè)自動(dòng)化可為變形分析提供極為豐富的數(shù)據(jù)信息； ③ 高度可靠、實(shí)用、先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器和自動(dòng)化系統(tǒng)，要求在惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定可靠地運(yùn)行； ④ 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，在大壩、橋梁、邊坡體等工程中將發(fā)揮巨大作用，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控是推進(jìn)重大工程安全監(jiān)控管理的必由之路。雖然連續(xù)性監(jiān)測(cè)模式也是對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)性的觀測(cè)，但其觀測(cè)數(shù)據(jù)是連續(xù)的，具有較高的時(shí)間分辨率。目前，在變形監(jiān)測(cè)方案與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，其主要發(fā)展是監(jiān)測(cè)方案的綜合設(shè)計(jì)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理與綜合處理。近十年發(fā)展起來的空間對(duì)地觀測(cè)遙感新技術(shù) —— 合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量（ INSAR， Interferometric Synthetic Aperture Radar），在監(jiān)測(cè)地震變形、火山地表移動(dòng)、冰川漂移、地面沉降、山體滑坡等方面，其試驗(yàn)成果的精度已可達(dá)厘米或毫米級(jí)，表現(xiàn)出很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。對(duì)于這些地區(qū)主要應(yīng)進(jìn)行地表沉降觀測(cè)。對(duì)于地下采礦地區(qū)，由于在地下大量的采掘，也會(huì)使地表發(fā)生沉降現(xiàn)象。 3 （ 2）水工建筑物：對(duì)于土壩，其觀測(cè)項(xiàng)目主要為水平位移、垂直位移、滲透以及裂縫觀測(cè)。就其基礎(chǔ)而言，主要觀測(cè)內(nèi)容是建筑物的均勻沉陷與不均勻沉陷。變形體的范疇可以大到整個(gè)地球，小到一個(gè)工程建（構(gòu)）筑物的塊體，它包括自然的和人工的構(gòu)筑物。隨著技術(shù)的進(jìn)步 ,GPS 技術(shù)在變形監(jiān)測(cè)方面將有更長遠(yuǎn)的發(fā)展。(4)監(jiān)測(cè)精度高 。與其它變形監(jiān)測(cè)技術(shù)相比較 ,近景攝影測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是 :可在瞬間精確記錄下被攝物體的信息及點(diǎn)位關(guān)系 。特殊測(cè)量手段包括應(yīng)變測(cè)量、準(zhǔn)直測(cè)量和傾斜測(cè)量 ,它具有測(cè)量過程簡單、可監(jiān)測(cè)變形體內(nèi)部的變形、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn) ,但通常只能提供局部的和相對(duì)的變形信息。在大多數(shù)國家中 ,傳統(tǒng)的常規(guī)大地測(cè)量方法仍然是人類進(jìn)行工程建筑物變形監(jiān)測(cè)的主要手段。其優(yōu)點(diǎn)是 :(1)能夠提供變形體整體的變形狀態(tài) ,監(jiān)測(cè)面積大 ,可以有效地監(jiān)測(cè)、 確定變形體的變形范圍和絕對(duì)位移量 。而監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理的目的就是要恰當(dāng)?shù)靥幚碜冃伪O(jiān)測(cè)所得到的數(shù)據(jù)，最大限度地減少測(cè)量誤差的影響以便給出一個(gè)盡可能精確的結(jié)果，通過分析，尋找出監(jiān)測(cè)體變形的時(shí)空分布情況及其發(fā)展規(guī)律，掌握變形量與各種內(nèi)外因素的關(guān)系，確定出監(jiān)測(cè)體變形是否屬于正常變形范圍以內(nèi)，防止變形向影響建筑物安全的方向發(fā)展 . 所以說監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能否發(fā)揮作用的保障，沒有有效的數(shù)據(jù)處理方法與手段， 就難以充分發(fā)揮監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 的作用，也就不能為管理人員提供準(zhǔn)確、可靠的分析預(yù)報(bào) 結(jié)果。 就地學(xué)和工程