新疆水利水电勘测设计研究院测绘工程院 新疆 8311100
摘要：通过采用精密星历对特克斯山口水电站变形监（GPS）数据的处理，及水电站变形监测历次测量平差数据进行分析，得出精密星历解算数据精度高，提供了更可靠的山体滑坡的监测数据，为管理者做出正确的管理措施，提供依据，做到防患于未然。
关键词：特克斯山口水电站；变形监测；GPS；数据分析
1．特克斯山口水电站工程概况
特克斯河山口水电站位于巩留县和新源县交界处特克斯河山口，是伊犁河恰甫其海水利枢纽二期工程，距巩留县约30公里。水库正常蓄水位912m，总库容1.21亿m3，坝顶高程917.2m，最大坝高51m，坝顶长度963.1m，电站总装机容量141MW。
2．特克斯山口水电站变形监测变形监测的施测
2.1变形监测的坐标系统
特克斯山口水电站变形监测的坐标与高程系统保持与施工阶段一致，平面关联坐标系为1954年北京坐标系，高斯投影三度带第27带，中央子午线为81度，边长投影至900米高程面上，高程基准采用1985国家高程基准。
2.2测量采用的仪器
平面基准网为A级GPS网，采用目前最为先进的Trimble 5700双频GPS接机（标称精度5mm+0.5ppm×D）进行施测。
垂直基准网采用Trimble Dini 12电子水准仪1台，用于变形监测基准网的高程控制测量（一、二等水准测量）。使用仪器均有新疆测绘产品质量监督检验站出具的合格证书，并在有效期内。在使用前的外观检视及常规检查记录，测量期间每天均有水准仪i角的检验，最大值-10.2″，规范限差15″。
2.3 平面基准点的观测
平面基准点观测按表1（A、B级GPS测量技术基本要求）的A级GPS网观测要求，布设成图形结构较强的边连式GPS网进行观测。按规范要求，观测时时段长度可适当延长，减少观测时段数，但总的观测时间必须满足上表1的要求。实际测量时A级共观测2个时段，每个时段大于27小时。这样观测的目是，GPS卫星绝的绕地球运动的周期都在12小时左右，当连续观测24小时，GPS观测的大部分误差将以周期性体现出来，我们既可以剔除大部分GPS观测误差项。有利于后续数据处理消除各项周期性误差的影响。
表1 A、B级GPS测量技术基本要求
等级 卫星截止高度角（º） 同时观测有效卫星数 有效观测卫星总数 观测时段数 时段 长度（min） 采样 间隔（s） 时段中任一卫星有效观测时间（min） A 10 ≥4 ≥20 ≥6 540 30 15 B 15 ≥4 ≥9 ≥4 240 30 15 观测时的时段长度可适当延长，减少观测时段数，但总的观测时间必须满足上表要求。
观测时的时段长度可适当延长，减少观测时段数，但总的观测时间必须满足上表要求。
2.4高程测量
高程基准点的观测、检测按一等水准测量方法进行，以三个起算点（IS01、IS02、SK103）中较为稳定的一点为起点，布设一等闭合水准路线脸联测，平面基准点应联测高程，便于后续监测的施测。监测点按二等水准支线联测。具体观测方法件表2（一、二等水准观测技术要求）。
表2 一、二等水准观测技术要求
等级 仪器型号 观测顺序 观测次数 视线长度 前后视距差 前后视距差累计差 视线离地面最低高度 一 DSZ05、DS05 后前前后 前后后前 往、返 ≤30m ≤0.5m ≤1.5m ≥0.5 二 DS1、DS05 后前前后前后后前 往、返 ≤50m ≤1.0m ≤3.0m ≥0.3
3.1 起算数据稳定性的分析
变形监测基准点共观测三次，每次观测前均对起算点边长及高程进行检测（边长采用GPS观测，高程采用一等水准观测），观测数据统计见下表3（平面起算点GPS基线边检测统计表）、表4（高程起算点监测统计表）。
表3 平面起算点GPS基线检测表
基线边 SK101-SK102 差值（mm） SK101-SK103 差值（mm） SK102-SK103 差值（mm） 限差（mm） 2005.11 1120.7362 0 1066.3450 0 950.9763 0 2006.09 1120.7330 -3.2 1066.3433 -1.7 950.9769 0.6 ±20 2008.10 1120.7366 0.4 1066.3477 2.7 950.9737 -2.6 ±20 2009.11 1120.7349 -1.3 1066.3477 2.7 950.9735 -2.8 ±20 注：表中“差值”为第n次观测值减第一次观测值.
由上表3可见，四次观测三个起算点之间基线的差值很小，均在限差以内，说明三个起算点的相对位置关系没变，起算点的平面位置稳定可靠。
表4 高程已知点高差检测表
测 段 测站数 高差（m） IS01-IS02 差值 （mm） 高差（m） IS02-SK103 差值 （m） 高差（m） IS01-IS03 差值1 （mm） 允许值 （mm） 2005.11. 2 -1.6122 0 1.3736 0 -0.2386 0 2006.9 2 -1.6119 0.3 1.3737 0.1 -0.2385 0.1 ±0.85 2008.10 2 -1.6117 0.5 1.3737 0.1 -0.2381 0.5 ±0.85 2009.11 2 -1.6118 0.4 1.3736 0 -0.2380 0.6 ±0.85 注：表中“差值1”为第n次观测值减第一次观测值.
由上表4可见，四次观测三个起算点间高差的差值很小，均在限差以内，说明三个起算点的相对位置关系没有发生变化，起算点位稳定可靠。
3.2变形监测基准网平差结果的分析变形监测基准网共观测三次，平差结果的统计见下表5（A级网GPS历年观测精度统计表）。由上表5可见，三次观测平差结果都在限差的一半以内，说明每次测量外业完成的较好，测量精度较高，平差数据可靠。
表5 A级网GPS历年观测精度统计表
GPS网等级：A 相应级别精度：5mm+0.1ppm*D 仪器精度：5mm+0.5ppm*D 控制网平均边长 1007.87m 相邻点基线精度σ 5mm 精度指标项 2006（mm） 2008（mm） 2009（mm） 设计限差（mm） 备注 复测基线最大差值 1.60 1.6 1.19 ±4.75 同步环闭合差最大值 0 0 0 ±3 异步环闭合差最大值 9.85 9.85 8.10 ±24.8 二维最弱点位中误差 ±1.2 ±1.2 ±1.3 ±5 SK104
3．3 GPS测量数据的统计与分析
结合以上三次测量成果，绘制各基准点的变形位移统计成果表（见表6三次观测变形位移量统计表）。
表6 四次观测变形位移量统计表
点名 观测时间 SK103 SK104 SK105 ΔX ΔY ΔH ΔX ΔY ΔH ΔX ΔY ΔH 2006.9 -1.1 -0.7 -1.7 -0.8 -0.3 -0.7 -1.0 -0.3 -5.7 2008.10 0.5 0.8 -2.6 1.4 0.8 0.6 10.4 11.8 52.6 2009.11 1.1 3.3 -5.7 3.4 -0.8 -1.6 -20.1 23.8 78.2 2005年11月观测值为初始值，其他位移量都是与初始值的差值。
2005年11月观测值为初始值，其他位移量都是与初始值的差值。
通过表6（四次测量变形位移统计表），绘制各点位移-时间变化过程曲线图。通过位移---时间过程线可以看出所有基准点中除SK105的差值较大外，其余位移均在6mm以内，可以视为测量误差，即除SK105外，其它基准点均稳定。
从位移---时间过程线中可以看出SK105向南移了20mm、向东位移了23.8 mm、向下沉降了78.2mm，这说明了SK105基准点地基有向西北方向的位移及垂直向下的位移；SK105基准点坐落在水库东南侧的山体；即水库东南侧的山体有向水库方向的滑坡。
3．4水准测量数据分析
采用一等水准对SK105高程进行复合，复合测量中一等闭合水准的往返测量高差不符值最大的为“IS04—SK103”段，差值为+2.07mm，允许值为“±3.50mm”路线闭合差为-1.82mm，路线长为4.88Km，测站数为148站，限差为±4.87mm。各项指标差均远小于规范要求，说明水准测量精度较高。将测量成果调制成垂直位移统计表（见表7垂直位移统计表）。
表7 垂直位移统计表
点名 SK101 SK102 SK103 SK104 SK105 SK106 SK107 备 注 垂直位移（mm） -5.33 0.30 -0.10 -1.39 87.50 0.40 -0.80 2009与2005 观测值比较
观测值比较
从表中可以看出除SK05基准点的垂直位移87.5mm外，其他各点垂直位移均在6mm以内，视为测量误差，即各基准点稳定。
从垂直位移统计表（见表7垂直位移统计表）可以得出SK05基准点下沉了87.5mm，SK05基准点地基下沉。为此我们对SK05基准点坐落的东南侧山体进行了巡视，结果发现水库东南方向，离水库500米左右的山体有一条明显的裂缝，裂缝宽度50cm，经管理者及当地群众确定裂缝为蓄水后形成的，说明水库东南方的山体有向水库的滑坡，这与GPS测量数据分析结果相吻合。
4.结论
1．基准点SK105座落的地基基础发生了沉降，并有东南方向的位移，说明水库东南方向的山体有向水库的滑坡。
2．采用GPS测量数据分析得出基准点SK105沉降了78.5mm，通过一等水准测量得出基准点SK105沉降了87.5mm，两种方法差值为9mm，说明采用精密星历结算出的GPS大地精度较高，说明用GPS来监测建筑物和山体的水平位移及沉降，方法可靠，测量数据可靠、精度较高。
3．经过巡视发现水库东南方向，离水库500米左右的山体由已明显的裂缝，裂缝宽度50cm，经管理者及当地群众确定裂缝为蓄水后形成的，这与测量结果吻合，进一步说明水库东南方的山体有向水库的滑坡，当引起水库管理部门的注意，建议增加观测次数，防患于未然。
参考文献：
[1]李征航、黄劲松。GPS测量与数据处理M。武汉：武汉大学出版社，2013.1。
[2]徐绍铨、张海华、杨志强、王泽明。GPS测量原理及数应用。武汉：武汉大学出版社，2005。
[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫局，中国国家标准化管理委员会.全球定位系统（GPS）测量规范.中华人民共和国国家标准，GB/T 18314-2009 [M].北京：中国标准出版社，2009.
论文作者:李晓飞,罗景彪
论文发表刊物:《基层建设》2015年11期
论文发表时间:2016/11/7
标签：基准点论文; 位移论文; 测量论文; 特克斯论文; 差值论文; 高程论文; 统计表论文; 《基层建设》2015年11期论文;