【正文】 多路徑誤差對測碼偽距觀測值的影響要比對載波相位觀測值的影響大得多。對流層延 遲對測碼偽距和載波相位觀測值的影響是相同的。此外 ,信號的傳播路徑也會發(fā)生彎曲。 GPS衛(wèi)星信號在對流層中的傳播速度 V = c/ n。 對流層延遲 對流層是高度在 50km 以下的大氣層。 而 TEC又與時間、地點(diǎn)和太陽黑子數(shù)等多種因素有關(guān)。帶電粒子的存在將影響無線電信號的傳播 ,使傳播速度發(fā)生變化 ,傳播路徑產(chǎn)生彎曲 ,從而使信號在經(jīng)過該層內(nèi)所用的時間 發(fā)生延遲。 與信號傳播有關(guān)的誤差 電離層延遲 電離層含平流層是高度在 60～ 1000km 的大氣層。 20 （ 3) 相對論效應(yīng)。衛(wèi)星上雖然使用了高精度的原子鐘 ,但它們也不可避免地存在誤差 ,這種誤差即包含系統(tǒng)性的誤差鐘差、鐘速和頻漂等偏差 ,也包含隨機(jī)誤差。 星歷誤差主要由定軌站的數(shù)量及其地理分布、觀測值的數(shù)據(jù)及精度、定軌時所用的數(shù)學(xué)模型和定軌軟件的完善等因素有關(guān)。 數(shù)據(jù)的誤差來源 與衛(wèi)星有關(guān)的誤差 （ 1) 衛(wèi)星星歷誤差。時段中任一衛(wèi)星的有效觀測時間大于等于 15min 。觀測時段長度大于等于 120 min 。有效觀測衛(wèi)星總數(shù)大于等于 6 顆 。 。在監(jiān)測的作業(yè)過程中 ,嚴(yán)格按照《全球定位系統(tǒng) ( GPS) 測量規(guī)范( GB/T18314 2021) 》進(jìn)行外業(yè)觀測作業(yè)。從而提高 GPS 的定位精度 ,使其達(dá)到毫米甚至亞毫米量級 ,以便能廣泛地應(yīng)用于各種高精度要求的重大工程中。變形監(jiān)測受觀測條件的影響 ,致使衛(wèi)星失鎖或者信號在傳播過程中受到影響 ,勢必給 GPS 觀測值帶來誤差 ,從而大大降低 GPS 定位精度 ,難以應(yīng)用在高精度要求的測量中。對于剔除的粗差，可用一個與前一點(diǎn)數(shù)值相等的數(shù)據(jù)或取前一點(diǎn)與后一點(diǎn)數(shù)值的平均值補(bǔ)上，也可以用預(yù)測值代替，以保持?jǐn)?shù)據(jù)序列的連續(xù)性。 如果 ),(~ 2?uNX ，且總體方差未知 (可采用樣本觀測值對 2? 作估計(jì) )，對多個粗差作檢驗(yàn)時 ， 41 樣本分位值檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量如下 : ? ?)()()()()1(343421nnnnnn xxxxxs???? () ? ?)()()1()()(1343421nnnnxxxxxs???? () 或者 ? ?)()()()(...1343421m a xnnnninir xxxxxs ???? ? () 式中???????????????不為整數(shù)時當(dāng)為整數(shù)時當(dāng)n41141n41413nnn ， 134 ??? nnn , rn sss , 1 是右側(cè)、左側(cè)及兩側(cè)的粗差檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，由于采用 ? ?)()( 4321 nn xx ?作為總體位置參數(shù)的估計(jì)，以 ?3 4 8 9 )()(43 ?nn xx作為尺度參數(shù)估計(jì)，因此具有較好的抗異常污染的能力。 41 樣本分位值法能實(shí)現(xiàn)多個粗差的檢驗(yàn)，而且計(jì)算方法簡便，抵抗粗差 .“污染”的能力較強(qiáng)，通常均能取得較好效果。特別是在均值同側(cè)出現(xiàn)多個粗差時，容易產(chǎn)生粗差的“遮蔽”現(xiàn)象。此外，當(dāng) n10 時，考察最大值 )(nx 與第三大 值 )2(?nx 的間距來判斷 )(nx 是否異常，對避免多個粗差的污染，提高檢驗(yàn)功效有一定的作用。由統(tǒng)計(jì)量推導(dǎo)分布函數(shù)，根據(jù)臨界值表，當(dāng) rr(n， a)時，即表明最大值 (或最小值 )異常。 (3)狄克松檢驗(yàn) 該檢驗(yàn)工作的原理是，如果數(shù)據(jù)中的最大 (或最小 )值不是粗差，則它與次大 (或第三大值 )之差也不會過分地大。這是由于當(dāng)次大值也是粗差時，以最大值計(jì)算出的 ?ng 不一定很大，并不一定超 ),( ang? ,檢驗(yàn)量受到污染，降低了檢驗(yàn)功效。 ),( ang? 之值 可由專用表查得。?ng 來判斷最小值是否為粗差。對某個時刻的觀測值 iL ，若其殘差 vi 滿足 SLL 31 ?? ，則判定 Li為粗差。根據(jù)誤差理論，隨機(jī)誤差 ? 服從正態(tài)分布， ? 為標(biāo)準(zhǔn)差，一般是未知的，通常用貝塞爾公式算得 S 代替 ? ，以 ?L 代替真值。單個粗差 探測有很多方法，其中效果比較好的是萊因達(dá)準(zhǔn)則法、格拉布斯 ESD 統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)和狄克松統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)。若 )(xS nc ，就認(rèn)為存在粗差 。設(shè) nxxx ,...., 21 是正態(tài)總體 ),( 2?uN )的一個隨機(jī)樣本， nxxx ??? ......21 是該樣本的順序統(tǒng)計(jì)量。因此，可以利用這種相關(guān)性，來相互檢核各塔段監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性。 (3)關(guān)聯(lián)分析檢驗(yàn)法 在安全監(jiān)測中為監(jiān)測某一工程部位的安全情況，一般要布置許多測點(diǎn)，由于測點(diǎn)布置在同一建筑體上，因此，各測點(diǎn)的測值之間存在某種聯(lián)系，即如果建筑物工作狀態(tài)正常，則測數(shù)據(jù)一般應(yīng)處于正常狀態(tài)，而當(dāng)建筑物的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，則相關(guān)測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)都應(yīng)發(fā)生相應(yīng)變化。當(dāng)觀測值文與預(yù)報(bào)值 1y 之差大于 KS時，則認(rèn)為測值異常。t 為時效因子。設(shè)被監(jiān)測量的預(yù)報(bào)模型為 : ),( tuTCfy ?? () 式中 :C 為車流量因子 。目前常用的 數(shù)學(xué)模型有統(tǒng)計(jì)模型、確定性模型和混合模型，由于各模型的建立方法有一定的差異，其預(yù)報(bào)效果亦不相同，但三類預(yù)報(bào)模型的基本形式是基本相同的，目前，以統(tǒng)計(jì)模型使用最為普遍。下面就目前常用的幾種檢驗(yàn)方法作一概要介紹 : (1) 邏輯檢驗(yàn)法 被監(jiān)測物體的測值一般應(yīng)有一個邏輯合理范圍，當(dāng)觀測值超出其邏輯合理范圍時，認(rèn)為測值含有粗差，并判斷該次測值無效。因此在數(shù) 據(jù)預(yù)處理階段我們必須對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，找出粗差并剔除。而在測量工作中，由于一些原因，如儀器、觀測人員的不注意，或環(huán)境條件的突變等，會使觀測數(shù)據(jù)存在粗差。系統(tǒng)誤差是由于測量儀器自身的原因、氣象條件和測量基準(zhǔn)的變化等原因造成的，例如 :全站儀測距的固定誤差、全站儀測距時的溫度、氣壓改 正等。按照誤差的性質(zhì)及產(chǎn)生原因可將其分為偶然誤差、系統(tǒng)誤差和粗差三大類。而在一次監(jiān)測中，這種趨勢性實(shí)際就是從空間的關(guān)聯(lián)性出發(fā)來檢查一些有內(nèi)在物理聯(lián)系的效應(yīng)量之間的相關(guān)性，即將某點(diǎn)本測次某一效應(yīng)量的原始實(shí)測值與鄰近部位 (條件基本一致 )各測點(diǎn)的本測次同類效應(yīng) 量或有關(guān)效應(yīng)量的相應(yīng)原始實(shí)測值進(jìn)行較，視其是否符合它們之間應(yīng)有的力學(xué)關(guān)系。而異常值則具有多個數(shù)值上接近的測值連續(xù)出現(xiàn)的特點(diǎn)，在均值位置擺幅增大，并且形成一定的趨勢性。只有從粗差和異常值的本質(zhì)區(qū)別入手，才能找到區(qū)別粗差和異常值的有效方法。很多處理粗差或異常值的方法并沒有明顯的區(qū)分界限，可以通用，這就產(chǎn)生了不能區(qū)分粗差和異常值的問題。異常值不是測量原因產(chǎn)生的，它對安全測控工作極為重要，通過對異常值的準(zhǔn)確判斷和分析，可獲得監(jiān)測體的不安全信號并引起監(jiān)控人員的注意，采取預(yù)防措施，因 此這類異常值特別重要應(yīng)予保留。因此，對于監(jiān)測成果的粗差處理是十分重要的?？傮w上而言，盡管粗差出現(xiàn)的機(jī)會相對較小，但是由于量值較大，所以它的不良作用是十分顯著的。 異常數(shù)據(jù)的分類 在精密監(jiān)測工作中，一些學(xué)者通過對大量數(shù)據(jù)的研究和分析發(fā)現(xiàn)，由于對監(jiān)測條件要求更高，有時會產(chǎn)生 5%10%的異常數(shù)據(jù)，這種現(xiàn)象是正常且不可避免的。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)據(jù)處理技術(shù)與方法也有了很大發(fā)展，基本上脫離了手工處理數(shù)據(jù)的時代。 (2)數(shù)據(jù)處理的實(shí)時或準(zhǔn)實(shí)時化 :現(xiàn)代一些測繪儀器可以實(shí)時獲取大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時或準(zhǔn)實(shí)時的處理，就可以較真實(shí)地反映建筑物在某一時刻的真實(shí)運(yùn)營狀態(tài)，對事故的預(yù)報(bào)效率明顯提高 。但隨著現(xiàn)代測繪儀器及測繪方法的發(fā)展，數(shù)據(jù)獲取的手段和方法也更加多樣化、自動化。 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的特點(diǎn) 監(jiān)測數(shù)據(jù)是所有監(jiān)控工作的基礎(chǔ)。而監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的目的就是要恰當(dāng)?shù)靥幚碜冃伪O(jiān)測所得到的數(shù)據(jù)，最大限度地減少測量誤差的影響以便給出一個盡可能精確的結(jié)果，通過分析，尋找出監(jiān)測體變形的時空分布情況及其發(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)測數(shù)據(jù)的預(yù)處理是整個監(jiān)測系統(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。 14 4 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)處理 監(jiān)測數(shù)據(jù)是一組有序的離散型隨機(jī)數(shù)據(jù)，是一串隨時間變化而又相互關(guān)聯(lián)的動態(tài)數(shù)據(jù)序列，監(jiān) 測數(shù)據(jù)作為安全監(jiān)控分析的基礎(chǔ)，它的質(zhì)量與可靠性至關(guān)重要，直接影響安全監(jiān)控分析的結(jié)果。比如采用 GPS 和高精度全站儀進(jìn)行平面控制網(wǎng)測量，進(jìn)行聯(lián)合平差。 變形監(jiān)測的技術(shù)和方法正在由傳統(tǒng)的單一監(jiān)測模式向點(diǎn)、線、面立體交叉的空間模式發(fā)展。由于受到各種條件的限制 (穩(wěn)定的數(shù)據(jù)鏈路、復(fù)雜的軟件系統(tǒng)以及昂貴的硬件設(shè)備等 )，目前的 GPS 系統(tǒng)一般為非實(shí)時的監(jiān)測系統(tǒng)，并且利用多歷元的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行解算和后處理。對于動態(tài)變形監(jiān)測常用 OTF ( on The Fly ) 方法或模糊度函數(shù)法求解整周模糊度 . 有關(guān)的研究表明 :將 GPS 用于動態(tài)變形監(jiān)測的水平精 度不低于常規(guī)方法，但高程分量比常規(guī)方法低，不過其效率是常規(guī)方法無法比擬的。經(jīng)典靜態(tài)測量方法用于緩慢變形場合，如地殼板塊運(yùn)動，城市地表沉降等。在我國，清江隔河巖大壩外觀 GPS 監(jiān)測系統(tǒng)也是一次成功的應(yīng)用。 GPS 用于短距離變形監(jiān)測的精度可達(dá)毫米級，從而為公路大型構(gòu)筑物 (如大壩、橋梁、大型廠房等 )及滑坡崩塌等高精度變形監(jiān)測提供了一種新的手段。自從20 世紀(jì) 80年代以來，尤其是進(jìn)入 90 年代后， GPS 衛(wèi)星定位和導(dǎo)航技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合，在空間定位技術(shù)方面引起了革命性的變化。它是變形測量中的一種行之有效的方法，能監(jiān)測到變形體內(nèi)部變形和受力狀況，它的最大優(yōu)點(diǎn)是能自動化、遠(yuǎn)距離操縱和連續(xù)記錄。(7)森林調(diào)查，測定樹位、樹徑、樹冠、樹高等。(4)塌陷區(qū)測量 。(2)文物考古中發(fā)掘現(xiàn)場測繪等 。為首選的自動化測量技術(shù)設(shè)備。(3)數(shù)據(jù)處理技術(shù)復(fù)雜 。 (1)設(shè)備過于專業(yè)化、價格昂貴 。而且對觀測快速變形具有其他方法所不可及的優(yōu)點(diǎn)。 1974 1978 年在西德魯爾煤礦區(qū)為了研究地下開采引起的大面積地表移動，曾進(jìn)行了飛行高度375米，像比例為 1:2500的航空攝影， 通過 1:1000圖，試驗(yàn)得出橫坐標(biāo)誤差土 1. 2 cm ，縱坐標(biāo)誤差土 cm ，位置誤差士 cm，高程誤差士 攝影測量方法具有很多優(yōu)點(diǎn)，如 :可于同一時刻對建 (構(gòu) )筑物和對象 (如邊坡面 )的很大范圍進(jìn)行觀測，并可測定任意數(shù)量的點(diǎn)，其中包括不能直接測量的點(diǎn)，外業(yè)工作量少，效率高 。由于計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使非地形解析攝影測量方法有了很大發(fā)展，因此在近景攝影變形測量中不但可用帶有框標(biāo)與定向設(shè)備的測量攝影機(jī)，而且可廣泛使用非量測用普通攝影機(jī)，這就為攝影測量方法在變形測量中的應(yīng)用開辟了更廣闊的前景，如數(shù)字化攝影測量和實(shí)時攝影測量系統(tǒng)的應(yīng)用。單相片攝影測量只能測定平行于攝影機(jī)承片框平面上的變形 。利用測量機(jī)器人進(jìn)行工程建筑物的自 動化變形監(jiān)測，一般可根據(jù)實(shí)際情況采用兩種方式 :一種是固定全自動持續(xù)監(jiān)測方式 :一種是移動周期性網(wǎng)觀測方式。全站儀作為數(shù) 12 據(jù)采集的重要工具，應(yīng)用于邊界測量、現(xiàn)場布控、地形測量、施工測量和區(qū)域勘察等方面，可以大大提高了測量工作效率，減輕了測量人員的內(nèi)、外業(yè)工作強(qiáng)度，采集的數(shù)據(jù)可靠性高，應(yīng)用前景廣闊。如地震監(jiān)測、邊坡監(jiān)測，也可用于公路大型構(gòu)筑物的測量，如水壩、碼頭等。 大地測量方法 在這類方法中，視被觀測對象的形狀、范圍以及測量精度等要求的不同，測定平面位置的變形有三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)、激光準(zhǔn)直測量及交會等各種測量方法 :測定沉降變形有精密水準(zhǔn)測量、連通管測量 (靜水壓力水準(zhǔn)測量 )等 。 在工程和局部性變形監(jiān)測方面，地面常規(guī)測量技術(shù)、地面攝影測量技術(shù)、特殊和專用的測量手段，以及以 GPS 為主的空間定位技術(shù)等均得到了較好的應(yīng)用。 在區(qū)域性變形監(jiān)測方面， GPS 已成為主要的技術(shù)手段。通常是通過對被研究對 象的不同離散時刻點(diǎn)進(jìn)行觀測，這時 把對象作靜態(tài)系統(tǒng)看待， 然后由多個時刻的觀測結(jié)果，再來研究其運(yùn)動的動態(tài)過程。而當(dāng)變形量減小，工程建 (構(gòu) )筑物趨向穩(wěn)定時，測量周期則可相應(yīng)放長。變形監(jiān)測的周期常隨單位時間內(nèi)變形量的大小而 定。變形測量就是針對這些問題進(jìn)行研究與測量的一個學(xué)科分支，因此變形測量的內(nèi)容主要有 :沉降測量、位移測量、應(yīng)變測量、傾斜測量、裂縫測量和撓度測量等。大型精密設(shè)施，如 : 射電望遠(yuǎn)鏡、粒子加速器等科學(xué)設(shè)施以及軍事設(shè)施中的各種設(shè)備、導(dǎo)軌等往往也是變形監(jiān)測的重要對象。地表變形，可以是自然原因產(chǎn)生，即板塊運(yùn)動、地球內(nèi)部巖漿活動等，也可能是人工的原因。促使變形監(jiān)測的理論、方法和儀器手段得了快速發(fā)展 。 變形監(jiān)測的目的 變形監(jiān)測的目的，在于獲得被研究對象在變形過程中有關(guān)變形大小的一切資料，分析研究這些資料可以監(jiān)視地表變形和工程建 (構(gòu) )筑物的運(yùn)營狀況。 隨著科學(xué)技術(shù)與工業(yè)化大生產(chǎn)的發(fā)展，以及人口的急劇增長，必然要求加速物質(zhì)和能源的生產(chǎn)，導(dǎo)致各種工程規(guī)模越來越大，工 程費(fèi)用越來越高，工程