水管式沉降仪的原理是什么？( 五 ) _Roctest的R-4电磁沉降仪怎么样？

在20世纪80年代，由于还没有出现全球卫星定位系统(GPS)，开展水准测量工作最常见的方法主要用经纬仪和水准仪，或者是从20世纪50年代开始使用的光电测距仪(EDM) 。如果只是测量垂直位置，通常选择使用水准仪。差分水准测量技术允许测量人员通过使用精确刻度的望远镜和分度竖尺从一个已知点到另一测点计算得出海拔高程。除了操作简单，这种方法也非常精确。采用水准测量监测地面沉降，早期被包括美国、日本在内的大多数国家所采用，目前日本还有很多地区采用水准测量监测地面沉降(图3-4) 。
图3-4 水准测量示意图
水准测量早期在我国的大中城市，特别是我国最大工业城市上海就已开始应用，而且沿用至今，积累了很多成功的经验。水准测量观测地面沉降的主要优点是测量的精度高。就国内而言，1842年，上海通过市区重复水准测量发现了地面沉降，通过水准资料，编绘了最早的上海地面沉降发育程度图。1962年开始长期的地面沉降水准测量工作(上海市地质调查院，2008) 。利用水准测量方法监测地面沉降的地区或城市还有华北平原、台北、太原、西安及江苏苏锡常地区、浙江杭嘉湖地区等。从水准测量结果看，精密水准测量在最初确定是否有地面沉降发生时具有重要作用。精密水准测量方法原理成熟，仪器操作简便，地面沉降测量精度高，至今仍是区域地面沉降监测的主要方法。
五、全球卫星导航定位技术(GPS法)
与常规水准测量技术相比，GPS测量具有定位精度高、观测时间短、测站间无须通视、可提供三维坐标、操作简便、可全天候作业等优点，因此GPS技术具有广阔的应用前景。
GPS绝对定位也叫单点定位，通常是指在协议地球坐标系中，直接确定观测站相对于坐标系原点(地球质心)绝对坐标的一种定位方法。“绝对”一词，主要是为了区别相对定位方法，绝对定位与相对定位，在观测方式、数据处理、定位精度以及应用范围等方面均有原则上的区别。
利用GPS进行绝对定位的基本原理，是以GPS卫星和接收机天线之间的距离(或距离差)测量为基础，并根据已知的卫星瞬间坐标，来确定用户接收机天线所对应的点位，即观测站的位置。
GPS绝对定位方法的实质，即是测量学中的空间距离后方交会。为此，在1个观测站上，原则上有3个独立的距离观测量便够了，这时观测站应位于分别以3颗卫星为球心，相应距离为半径的球与观测站所在平面交线的交点。
但是，由于GPS采用单程测距原理，同时卫星钟与用户接收机钟又难于保持严格同步，所以，实际观测的测站至卫星之间的距离，均含有卫星钟和接收机钟同步差(故习惯上称之为伪距) 。关于卫星钟差，我们可以应用导航电文中所给出的有关钟差参数加以修正，而接收机的钟差，一般难于预先准确地确定。所以，通常均把它作为一个未知参数，与观测站的坐标在数据处理中一并求解。因此，在1个观测站上，为了实时求解4个未知参数(3个点位坐标分量和1个钟差参数)，便至少需要4个同步伪距观测值。也就是说，至少必须同时观测4颗卫星(图3-5) 。
图3-5 GPS绝对定位原理
图3-5中xsi、ysi、zsi为定位卫星的瞬间坐标(为已知值)，x、y、z为接收机的坐标(为未知值)，ρ·si为卫星到GPS接收机之间的伪距，C为光速，dτ为卫星钟和GPS接收机之间的时间差。GPS相对定位，也叫差分GPS定位，是目前GPS定位中精度最高的一种定位方法，它广泛地应用于大地测量、精密工程测量、地球动力学的研究和精密导航。
相对定位的最基本情况是用两台GPS接收机，分别安置在基线的两端，并同步观测相同的GPS卫星，以确定基线端点在协议地球坐标系中的相对位置或基线向量。
相对定位包括静态相对定位和快速相对定位。
静态相对定位，即设置在基线端点的接收机是固定不动的，这样便可以通过连续观测，取得充分的多余观测数据，以改善定位的精度。一般均采用载波相位观测值(或测相伪距)为基本观测量。在两个或多个观测点同步观测相同的卫星，可有效地消除或减弱卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差等的影响。
快速相对定位法的基本思想是一台接收机在参考点(或基准站)上固定不动，并对所有可见的GPS卫星进行连续观测，而另一台接收机在其周围的观测站流动，并在每一流动站上，静止地进行观测，以确定流动站与基准站之间的相对位置(图3-6) 。这种方法的定位精度与静态相对定位相当，由于速度快、精度高，所以被广大GPS用户采用。我们也将采用这种定位方式进行三维定位，最后解算出在垂直方向上地面高程的变化量(地面沉降量) 。