地殼課程設(shè)計(jì)--區(qū)域地殼形變的gps測(cè)量（地殼垂直形變）

1、<p>　　《地殼形變》課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)概述</b></p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1. 對(duì)課程中所學(xué)到的知識(shí)有更深的理解，做到理論聯(lián)系實(shí)際，通過(guò)課程設(shè)計(jì)鞏固所學(xué)知識(shí)。</p><p>　　2. 初步培養(yǎng)分析解決問(wèn)題

2、的能力，培養(yǎng)學(xué)生踏實(shí)的深入研究問(wèn)題的能力。</p><p>　　3. 為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，使學(xué)生對(duì)于論文的寫(xiě)作和科研的過(guò)程有一定認(rèn)識(shí)。</p><p>　　4. 培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和自主思考能力。</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)題目名稱(chēng)</p><p>　　區(qū)域地殼形變的GPS測(cè)量（地殼垂直形變）</p><p>

3、;<b>　　三、課程設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1. 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解區(qū)域地殼形變的GPS測(cè)量（地殼垂直形變）目前的進(jìn)展情況。</p><p>　　2. 深入理解區(qū)域地殼形變的GPS測(cè)量（地殼垂直形變）的必要性并能充分說(shuō)明理由。</p><p>　　3. 論證GPS應(yīng)用于地殼垂直形變監(jiān)測(cè)的可行性，對(duì)比GPS與水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)用于地殼垂直

4、形變的優(yōu)劣。</p><p>　　4. 評(píng)定區(qū)域地殼形變的GPS測(cè)量的效果并進(jìn)行總結(jié)。</p><p>　　區(qū)域地殼形變的GPS測(cè)量（地殼垂直形變）</p><p>　　摘要 從GPS的原理及其應(yīng)用出發(fā)，在現(xiàn)在的技術(shù)水平所能達(dá)到的理論精度的情況下討論了GPS技術(shù)應(yīng)用于地殼垂直形變監(jiān)測(cè)的可行性及其與水準(zhǔn)測(cè)量相比較的優(yōu)劣，并通過(guò)程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行了論證。</p>

5、;<p>　　關(guān)鍵詞 GPS 地殼垂直形變 可行性 水準(zhǔn)測(cè)量 </p><p><b>　　引言</b></p><p>　　GPS定位技術(shù)有精度高, 速度快, 操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)國(guó)內(nèi)外大量的實(shí)踐表明, 利用GPS進(jìn)行平面相對(duì)定位的精度能夠達(dá)到0.1~1*10-6D甚至更高, 這是常規(guī)測(cè)量技術(shù)難以比擬的。但是由于受區(qū)域性大地水準(zhǔn)面的精度及電離

6、層延遲誤差等因素的影響, GPS技術(shù)應(yīng)用受到不同程度的限制，GPS高程的應(yīng)用還有待進(jìn)一步研究。因此，GPS在我國(guó)高程控制網(wǎng)的布設(shè)中應(yīng)用得較少。從某種程度上講, 未能充分發(fā)揮GPS測(cè)量能夠提供3維坐標(biāo)的優(yōu)越性, 基于這種情況, 有必要對(duì)GPS高程測(cè)量的理論和方法進(jìn)行研究，以促進(jìn)其在測(cè)量實(shí)踐中的應(yīng)用。</p><p>　　利用GPS求得的是地面點(diǎn)在WGS-84坐標(biāo)系中的大地高, 而目前我國(guó)的實(shí)用高程系統(tǒng)，采用的是正常

7、高, 雖然如此，但在垂直變形監(jiān)測(cè)的特定情況下, 人們關(guān)心的是高程的變化而不是高程本身，因而考慮在地面沉降監(jiān)測(cè)中可用站坐標(biāo)系下的U分量變化代替水準(zhǔn)測(cè)量高差的變化。</p><p>　　1 GPS技術(shù)應(yīng)用于地殼垂直形變監(jiān)測(cè)必要性</p><p>　　GPS 測(cè)量的高程分量的精度要比水平分量的精度低得多, 這已經(jīng)被許多GPS 測(cè)量的實(shí)際結(jié)果所證實(shí)。但是對(duì)于地面垂直變形這種一方面需要從沉降區(qū)外將高

8、程基準(zhǔn)引入到沉降</p><p>　　區(qū), 另一方面又需在沉降區(qū)內(nèi)開(kāi)展觀測(cè)點(diǎn)密度很高的精密水準(zhǔn)測(cè)量的特殊情況, 用GPS 測(cè)量取代或部分取代精密水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)上是否可能，經(jīng)濟(jì)上是否合算， 還是人們感興趣的問(wèn)題。為了進(jìn)行區(qū)域地殼垂直形變的監(jiān)測(cè)，往往需要從直線距離很遠(yuǎn)的地方的穩(wěn)定的高程基準(zhǔn)點(diǎn)引入高程，然后傳遞到監(jiān)測(cè)區(qū)。從目的來(lái)看這其中有很多測(cè)量工作和經(jīng)費(fèi)用于高程傳遞上，而且很多地方水準(zhǔn)無(wú)法進(jìn)行測(cè)量，GPS在這方面有其獨(dú)

9、特的優(yōu)勢(shì)，甚至可以進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)得到監(jiān)測(cè)區(qū)域的垂直運(yùn)動(dòng)速率，因此在大面積、長(zhǎng)時(shí)間地殼垂直型變監(jiān)測(cè)中GPS技術(shù)的應(yīng)用是必要的能節(jié)省大量的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)而且能得到連續(xù)的形變數(shù)據(jù)，對(duì)于一些水準(zhǔn)測(cè)量無(wú)法到達(dá)的特別地區(qū)，GPS也可以得到相應(yīng)的形變數(shù)據(jù)。</p><p>　　2 GPS技術(shù)應(yīng)用與地殼垂直型變監(jiān)測(cè)的可行性</p><p><b>　　2.1 理論推導(dǎo)</b></p&

10、gt;<p>　　GPS測(cè)量得到的是大地高, 精密水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)定的是正高。兩者之間的換算需要知道觀測(cè)點(diǎn)上的精確的大地水準(zhǔn)面差距h。目前尚無(wú)法以毫米級(jí)的精度得到某個(gè)區(qū)域的h分布, 因而無(wú)法用GPS測(cè)得的大地高與水準(zhǔn)測(cè)得的正高直接比較來(lái)驗(yàn)證GPS高程分量的精度。</p><p>　　對(duì)于地面沉降監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō),往往關(guān)心的主要是高程的變化, 而不是高程本身。因此用站心坐標(biāo)系下的U分量變化與水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)得的高差變化進(jìn)

11、行比較, 來(lái)考察GPS 測(cè)定高差的精度。為此, 建立以某測(cè)站C為站心的空間直角坐標(biāo)系(N, E,U)。為簡(jiǎn)便起見(jiàn),我們把地球簡(jiǎn)化為一個(gè)球。在圖1 中, N軸為過(guò)C點(diǎn)子午的切線且指向北; E軸為過(guò)C點(diǎn)的平行圈的切線且指向東; U軸則為過(guò)C點(diǎn)的半徑方向且指向球外。圖中O為IT RF 參考系的坐標(biāo)原點(diǎn), SC為過(guò)C點(diǎn)且以O(shè)為球心的球面; GC為過(guò)C點(diǎn)的大地水準(zhǔn)面。地面上另有一點(diǎn)D, D點(diǎn)相對(duì)于C點(diǎn)的站心坐標(biāo)的高度分量為UD , 而D點(diǎn)相對(duì)于C

12、 點(diǎn)的高差為hDC。假定C點(diǎn)不動(dòng), 由于地殼運(yùn)動(dòng), D點(diǎn)相對(duì)于C 點(diǎn)垂直移動(dòng)到D′點(diǎn), D′相對(duì)于C 點(diǎn)的站坐標(biāo)的U分量為UD′,相對(duì)于C 點(diǎn)的高差為hDC′。此時(shí), D點(diǎn)相對(duì)于C點(diǎn)的高差變化為Δh , 有</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　而相應(yīng)的站坐標(biāo)U分量的變化為ΔU :</p><p><b>　

13、?。?）</b></p><p>　　ΔU 與Δh 的關(guān)系為: </p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　上式中,為過(guò)D點(diǎn)的大地水準(zhǔn)面垂線與過(guò)C點(diǎn)的球半徑之間的夾角, 它與C點(diǎn)和D點(diǎn)間的大圓所張的球心角相差一個(gè)很小的量, 即:</p><p><b>　?。?）</b&

14、gt;</p><p>　　這個(gè)的大小與D點(diǎn)處的垂線偏差的大小及局部橢球相對(duì)于ITRF的定向有關(guān), 但都是很小的量。因而當(dāng)很小時(shí), 可忽略與之間的微小差別, 故(3)式可寫(xiě)成:</p><p><b>　　（5）</b></p><p>　　當(dāng) = 1°時(shí)(相當(dāng)于C、D兩點(diǎn)相距110km) , 。 因此, 當(dāng)研究區(qū)不大時(shí),可以直接用Δ

15、U來(lái)代替Δh, 從而可用來(lái)ΔU考察GPS測(cè)定高差變化的精度[1]。</p><p>　　ΔU分量與Δh分量的關(guān)系（引自文獻(xiàn)[1]）</p><p>　　2.2理論上的精度分析</p><p>　　由站坐標(biāo)與空間直角坐標(biāo)的關(guān)系式:</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中

16、, 為C點(diǎn)在地心緯度坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。地心緯度坐標(biāo)與空間直角坐標(biāo)的關(guān)系為:</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　于是, U分量與地心坐標(biāo)的關(guān)系為:</p><p><b>　　（8）</b></p><p>　　可見(jiàn)站坐標(biāo)UD 的誤差與兩個(gè)點(diǎn)D、C 的坐標(biāo)誤差有關(guān)。于是可已

17、得到當(dāng)上式右邊各個(gè)變量發(fā)生微小變化時(shí)對(duì)U的影響。</p><p>　　當(dāng)時(shí)， （9）</p><p>　　當(dāng)時(shí)， （10）</p><p>　　由上述推導(dǎo)式我們可以定量估計(jì)各種因素造成的U分量的誤差。例如當(dāng)假定ΔRC=5mm, </p><p>　　

18、ΔRD=5mm, =0.0001″,= =0.0001″,ΔLc=0.0001″,ΔLD=0.0001″,≌39°,(RD-RC)max =400m, 時(shí),根據(jù)上式的計(jì)算結(jié)果</p><p>　　在一次測(cè)量中由于測(cè)定站中心點(diǎn)(C)和計(jì)算點(diǎn)(D)在R方向的誤差所造成的D點(diǎn)相對(duì)于C點(diǎn)站坐標(biāo)U分量的誤差約為</p><p><b>　　（11）</b></p

19、><p>　　如果在不同時(shí)間測(cè)量了兩次, 且假定兩次測(cè)量的坐標(biāo)參考框架完全一致, 那么用兩次測(cè)定的D點(diǎn)相對(duì)于C點(diǎn)的站坐標(biāo)U分量之差來(lái)近似代替D點(diǎn)相對(duì)于C點(diǎn)的高差變化時(shí), 其誤差</p><p><b>　?。?2）</b></p><p>　　由以上分析可以得出如果所有的GPS觀測(cè)值的U分量都是相對(duì)于同一個(gè)測(cè)站的變化量，那么在一定的范圍內(nèi)其精度可以

20、達(dá)到10.0mm。如果其中有一個(gè)點(diǎn)是穩(wěn)定點(diǎn)，那么其他點(diǎn)相對(duì)于這個(gè)測(cè)站的U分量的變化就可以認(rèn)為是這下點(diǎn)垂直位移的變化，上述精度是理論上的精度。</p><p>　　但是由于許多原因兩次GPS測(cè)量的坐標(biāo)參考框架不可能完全保持一致。因此, 兩次測(cè)量中在站心點(diǎn)C所建立的站心坐標(biāo)系也不可能完全一致, 從而使得計(jì)算得到的D點(diǎn)相對(duì)于C點(diǎn)的站坐標(biāo)也不可能完全一致。這種誤差實(shí)際上就是由于觀測(cè)不在同一個(gè)坐標(biāo)系中所引起的兩個(gè)坐標(biāo)系之間

21、的旋轉(zhuǎn)誤差，可以通過(guò)站心坐標(biāo)系之間旋轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行估算和修正。當(dāng)旋轉(zhuǎn)角，兩點(diǎn)相距約100km時(shí)，不利情況下</p><p><b>　?。?3）</b></p><p>　　其中UD2和UD1分別為D點(diǎn)在C、D兩個(gè)站心坐標(biāo)系中的U坐標(biāo)。</p><p>　　根據(jù)以上敘述要想GPS技術(shù)應(yīng)用于地殼垂直形變監(jiān)測(cè)必須先將其觀測(cè)值變換到同一坐標(biāo)系中，所以所選

22、的基準(zhǔn)點(diǎn)必須穩(wěn)定，否則會(huì)嚴(yán)重影響精度。</p><p>　　2.2 程序?qū)崿F(xiàn)與結(jié)果分析</p><p>　　為了檢驗(yàn)其精度，用程序?qū)PS的基線向量進(jìn)行平差得到各個(gè)點(diǎn)在空間直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，再將其轉(zhuǎn)到同一個(gè)站心直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，這樣就可以得到所有點(diǎn)相對(duì)于穩(wěn)定點(diǎn)的U坐標(biāo)變化量，進(jìn)而可以得到其垂直形變量。</p><p>　　而對(duì)于水準(zhǔn)測(cè)量所得數(shù)據(jù)，則直接對(duì)所得觀測(cè)

23、數(shù)據(jù)進(jìn)行平差即可得到其垂直變化量和數(shù)據(jù)精度。</p><p>　　上述兩方面的程序[2]見(jiàn)附錄。</p><p>　　理論上是對(duì)某個(gè)地區(qū)進(jìn)行兩次的GPS觀測(cè)和水準(zhǔn)測(cè)量，然后比較這兩者數(shù)據(jù)的差異，即每個(gè)點(diǎn)的GPS觀測(cè)值U分量和水準(zhǔn)測(cè)量高差的差異，但是由于數(shù)據(jù)不足，繼續(xù)獲得同一個(gè)組點(diǎn)兩次的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)和水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)，人為構(gòu)造數(shù)據(jù)后用程序發(fā)現(xiàn)構(gòu)造的數(shù)據(jù)無(wú)法比較其精度，但是在計(jì)算的過(guò)程中體會(huì)到了

24、兩種方法的特點(diǎn)。</p><p>　　雖然無(wú)法直接獲得原始的GPS和水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)，但是能夠得到大量的已經(jīng)計(jì)算出的同一地區(qū)的GPS觀測(cè)的點(diǎn)的U坐標(biāo)分量和水準(zhǔn)測(cè)量的高程差。具體的數(shù)據(jù)（引自文獻(xiàn)[3], 是天津市控制地面沉降工作辦公室實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)）見(jiàn)附錄。數(shù)據(jù)中水準(zhǔn)測(cè)量干線是以一等水準(zhǔn)施測(cè), 支線則用二等水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)。高程從原點(diǎn)傳遞到監(jiān)測(cè)區(qū)直線距離約100km，數(shù)據(jù)Ⅰ給出了GPS 測(cè)量和水準(zhǔn)測(cè)量精度的一般情況，其差一般在10

25、mm以?xún)?nèi)，最大不超過(guò)20mm, 差數(shù)的均方根大約為，即在幾十到幾百千米的范圍內(nèi)，GPS車(chē)來(lái)那個(gè)高程的U風(fēng)來(lái)那個(gè)和水準(zhǔn)測(cè)量得到的高差變化的一致性在以?xún)?nèi)。</p><p>　　但是當(dāng)測(cè)區(qū)范圍較大時(shí)，水準(zhǔn)測(cè)量的結(jié)果的問(wèn)題較多，水準(zhǔn)測(cè)量采用正常高高程系統(tǒng)，而GPS測(cè)量采用大地高高程系統(tǒng)，由水準(zhǔn)測(cè)量得到的地殼垂直運(yùn)動(dòng)還可能有大地水準(zhǔn)面變化的影響。一次全國(guó)的精密水準(zhǔn)測(cè)量通常持續(xù)數(shù)年，不僅其問(wèn)各點(diǎn)的變化規(guī)律不清楚，利用水準(zhǔn)測(cè)量

26、方法也無(wú)法弄清楚，即使對(duì)已有理論值的固體潮也難作改正，水準(zhǔn)測(cè)量顯然受誤差積累的影響且影響更復(fù)雜。</p><p><b>　　3 結(jié)論</b></p><p>　　綜上所述GPS技術(shù)應(yīng)用于地殼垂直形變監(jiān)測(cè)有其獨(dú)特的優(yōu)越性，能夠快速、連續(xù)的獲取地殼垂直形變的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)提供參考，能夠節(jié)約成本，對(duì)于一些水準(zhǔn)測(cè)量無(wú)法到達(dá)的高山地區(qū)，GPS技術(shù)也可以進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是其精度還有待進(jìn)

27、一步提高。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　許才軍，張朝玉. 地殼形變測(cè)量與數(shù)據(jù)處理. 武漢：武漢大學(xué)出版社. 2009，10：26～28</p><p>　　朱衡君等. MATLAB語(yǔ)言及實(shí)踐教程. 北京：清華大學(xué)出版社. 2005</p><p>

28、　　黃立人，匡紹君.論地面垂直變形監(jiān)測(cè)中應(yīng)用GPS技術(shù)的可能性.地殼形變與地震.200 0,20:30～37</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)Ⅰ</b></p><p>　　各點(diǎn)相對(duì)GPS2號(hào)點(diǎn)

29、的U分量變化ΔU與水準(zhǔn)測(cè)量高差變化Δh的比較（引自文獻(xiàn)[3]）</p><p><b>　　數(shù)據(jù)Ⅱ</b></p><p>　　各點(diǎn)相對(duì)于GPS7號(hào)點(diǎn)的U分量變化ΔU與水準(zhǔn)高差變化Δh的比較(單位:mm)（引自文獻(xiàn)[3]）程序</p><p>　　1.GPS網(wǎng)平差源代碼如下：</p><p>　　function [U,

30、DUU] = GPSjixianpingcha( n,m,delta0,B,L,X1 )</p><p>　　%這是一個(gè)GPS基線向量平差的程序</p><p>　　% 以帶定點(diǎn)的個(gè)數(shù)m,基線向量數(shù)n，誤差方程系數(shù)陣B0，觀測(cè)值和近似值之差l，</p><p>　　% 方差協(xié)方差矩陣D,先驗(yàn)單位權(quán)中誤差delta0,已知點(diǎn)的坐標(biāo)X1、經(jīng)度L、緯度B，</p&g

31、t;<p>　　% 帶定點(diǎn)的近似坐標(biāo)X0為輸入量</p><p>　　%讀入數(shù)據(jù)（將數(shù)據(jù)以txt格式放到桌面上）</p><p>　　fid=fopen('C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\l.txt','r');</p><p>　　[l,count]=fscanf(

32、fid,'%f %f',[1,3*n+1]);l=l';</p><p>　　fid=fopen('C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\B0.txt','r');</p><p>　　[B0,count]=fscanf(fid,'%f %f',[3*m,3*n]);B0

33、=B0';</p><p>　　fid=fopen('C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\D.txt','r');</p><p>　　[D,count]=fscanf(fid,'%f %f',[3*n,3*n]);D=D';</p><p>　　fid

34、=fopen('C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\X0.txt','r');</p><p>　　[X0,count]=fscanf(fid,'%f %f',[1,3*m]);X0=X0';</p><p>　　fid=fopen('C:\Documents and Sett

35、ings\Administrator\桌面\X1.txt','r');</p><p>　　[X1,count]=fscanf(fid,'%f %f',[1,3]);X1=X1';</p><p>　　%求解法方程，得到基線向量改正數(shù)，求出待定點(diǎn)的平差坐標(biāo)</p><p>　　P=inv(D/delta0/delta0

36、);</p><p>　　x=B0'*P*l\(B0'*P*B0);</p><p><b>　　X=x+X0;</b></p><p>　　%進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，求出在已知點(diǎn)的站心坐標(biāo)系下帶定點(diǎn)的U坐標(biāo)分量</p><p>　　T3=[cos(B)*cos(L) cos(B)*sin(L) sin(B);];

37、</p><p><b>　　for k=1:m</b></p><p>　　deltaX(1,1)=X(3*k-2)-X1(1,1);</p><p>　　deltaX(2,1)=X(3*k-1)-X1(2,1);</p><p>　　deltaX(3,1)=X(3*k)-X1(3,1);</p><

38、;p>　　U(k)=T3*deltaX;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　disp(U);</b></p><p><b>　　%精度評(píng)定</b></p><p><b>　　V=B0*x-l;</b><

39、/p><p>　　delta1=sqrt(V'*P*V/(3*n-3*m));</p><p>　　Qxx=inv(B'*P*B);</p><p>　　Dxx=delta1*Qxx;</p><p><b>　　for k=1:m</b></p><p>　　D=Dxx(3*k-2:

40、3*k,3*k-2:3*k);</p><p>　　DUU(k)=T3*D*T3';</p><p><b>　　end</b></p><p>　　disp(DUU);</p><p><b>　　end</b></p><p>　　2.水準(zhǔn)測(cè)量平差源代碼如下：&l

41、t;/p><p>　　%使用方法說(shuō)明 新建一個(gè)TXT文檔，</p><p>　　%第一行從左到右寫(xiě)已知點(diǎn)個(gè)數(shù)，未知點(diǎn)個(gè)數(shù)，觀測(cè)值個(gè)數(shù)）</p><p>　　%第二行寫(xiě)點(diǎn)號(hào)1，2，3，4，5，6，。。。。（水準(zhǔn)網(wǎng)中有多少個(gè)點(diǎn)就寫(xiě)到幾，前面（1—X分別表示未知點(diǎn)），（X-N表示已知點(diǎn)）</p><p>　　%第三行按照已知點(diǎn)點(diǎn)號(hào)的大小順序由小至大書(shū)

42、寫(xiě)已知點(diǎn)高程</p><p>　　%后面幾行分別按照起始點(diǎn)點(diǎn)號(hào)，終點(diǎn)點(diǎn)號(hào)，高差觀測(cè)值，距離觀測(cè)值書(shū)寫(xiě)）</p><p>　　global ed dd sd gd pn h0 k1 k2 h1 s ;</p><p>　　[f_name1,filepath]=uigetfile('*.txt','pick a file for read'

43、;);</p><p>　　fid1=fopen(strcat(filepath,f_name1),'rt');</p><p>　　ed=fscanf(fid1,'%f',1); %已知點(diǎn)個(gè)數(shù)</p><p>　　dd=fscanf(fid1,'%f',1); %未知點(diǎn)個(gè)數(shù)</p><p>

44、;　　sd=ed+dd; %總點(diǎn)數(shù)</p><p>　　gd=fscanf(fid1,'%f',1); %觀測(cè)值個(gè)數(shù)</p><p>　　pn=fscanf(fid1,'%f',sd); %點(diǎn)號(hào)</p><p>　　%known data</p><p>　　h0=fscanf(

45、fid1,'%f',ed); %已知點(diǎn)高程</p><p>　　h0(dd+1:ed+dd)=h0(1:ed); </p><p>　　h0(1:dd)=0; %未知點(diǎn)高程為0，</p><p>　　heightdiff=fscanf(fid1,'%f',[4,gd]); %（第四行至末尾的觀測(cè)數(shù)據(jù)陣）<

46、;/p><p>　　heightdiff=heightdiff'; </p><p>　　k1=heightdiff(:,1); %起始點(diǎn)點(diǎn)號(hào)</p><p>　　k2=heightdiff(:,2); %終點(diǎn)點(diǎn)號(hào)</p><p>　　h1=he

47、ightdiff(:,3); %高差</p><p>　　s=heightdiff(:,4); %距離</p><p>　　fclose('all'); </p><p><b>　　ie=0;</b></p><p>　

48、　%計(jì)算近似高程,從1到觀測(cè)值個(gè)數(shù)開(kāi)始計(jì)算，定義一個(gè)ie表示計(jì)算次數(shù)，當(dāng)ie等于未知數(shù)個(gè)數(shù)dd時(shí)，</p><p>　　%此時(shí)結(jié)束計(jì)算（表示此時(shí)得到所有未知點(diǎn)個(gè)數(shù)的高程，故無(wú)需再計(jì)算下去了）</p><p>　　while(1) </p><p>　　for k=1:gd ;</p><p&g

49、t;<b>　　i=k1(k);</b></p><p><b>　　j=k2(k);</b></p><p>　　if (h0(i)>1e1&&h0(j)<1e1)</p><p>　　h0(j)=h0(i)+h1(k);</p><p><b>　　ie=i

50、e+1; </b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　if (h0(i)<1e1&&h0(j)>1e1)</p><p>　　h0(i)=h0(j)-h1(k);</p><p><b>　　ie=ie+1;</b></p&

51、gt;<p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　if (ie==dd) </p><p><b>　　break</b></p><p><b>　　end<

52、;/b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　h0;%得到初步計(jì)算高程值</p><p>　　X=calculate(k1,k2,h0,h1,s,sd,dd) %調(diào)用自定義函數(shù)，計(jì)算出未知點(diǎn)的高程</p><p><b>　　//子函數(shù)如下：</b></p&g

53、t;<p>　　function x=calculate(be,en,H,l,s,sd,dd)</p><p><b>　　be=be';</b></p><p><b>　　en=en';</b></p><p><b>　　H=H';</b></p>

54、;<p><b>　　l=l';</b></p><p><b>　　s=s';</b></p><p>　　B=zeros(6,3);</p><p><b>　　for i=1:6</b></p><p>　　if be(i)>3<

55、/p><p>　　l(i)=l(i)+H(be(i));</p><p><b>　　else</b></p><p>　　B(i,be(i))=-1;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　if en(i)>3</p><p&

56、gt;　　l(i)=l(i)-H(be(i));</p><p><b>　　else</b></p><p>　　B(i,en(i))=1;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　P

57、=diag(1./s);</p><p><b>　　N=B'*P*B;</b></p><p>　　W=B'*P*l';</p><p>　　x=inv(N)*W;</p><p><b>　　實(shí)習(xí)體會(huì)</b></p><p>　　在這次的實(shí)習(xí)中，每

58、個(gè)人根據(jù)自己的興趣和所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的實(shí)際情況選擇一個(gè)課題進(jìn)行相關(guān)研究和計(jì)算，得出結(jié)論，通過(guò)此過(guò)程了解相關(guān)課題的最新進(jìn)展和應(yīng)用與實(shí)際情況的數(shù)據(jù)處理方法，從理論出發(fā)，結(jié)合實(shí)際算例掌握自己所選課題的應(yīng)用領(lǐng)域和實(shí)際操作過(guò)程 。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步了解應(yīng)用地殼形變資料研究地震、地球動(dòng)力學(xué)的基本原理與方法；不僅能得以驗(yàn)證、加深理解和鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，而且學(xué)會(huì)使用一些常用的教學(xué)、研究軟件，能夠熟練使用計(jì)算機(jī)，自己編制一些程序，利用模擬和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科

59、學(xué)試驗(yàn)；培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事具體創(chuàng)新工作的初步能力。</p><p>　　由于時(shí)間只有一個(gè)星期，不能對(duì)課題做太過(guò)深入的研究，這就要求我們?cè)谏蠈W(xué)期的理論學(xué)習(xí)中掌握用地殼形變測(cè)量手段研究地殼運(yùn)動(dòng)與變形的基本理論與學(xué)問(wèn)題的方法，同時(shí)要快速學(xué)會(huì)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料的方法；學(xué)會(huì)使用和編制地殼運(yùn)動(dòng)和變形分析一些常用軟件或程序。由于以前沒(méi)有類(lèi)似的經(jīng)驗(yàn)，萬(wàn)事開(kāi)頭來(lái)，剛開(kāi)始的時(shí)候很難下手，面對(duì)一個(gè)陌生的題目有些茫然，但是在老師一個(gè)一個(gè)課題

60、的分工后，縮小了我們的課題范圍，每一個(gè)小組既有共同的方向可以相互討論又有明確的分工，自己必須獨(dú)立的完成自己的小課題。</p><p>　　我選的課題是區(qū)域地殼形變的GPS測(cè)量（地殼垂直形變），主要做的是精度方面的討論，大致的內(nèi)容是要通過(guò)同一組點(diǎn)的兩次的GPS觀測(cè)和水準(zhǔn)觀測(cè)，然后得出GPS觀測(cè)點(diǎn)的U分量的變化及其精度與水準(zhǔn)側(cè)來(lái)那個(gè)得到的各個(gè)點(diǎn)的高程變化相比較得到兩者之差，并計(jì)算這些差值的均方差，以此來(lái)判斷是否可以用

61、GPS測(cè)量數(shù)據(jù)的U分量是否可以用來(lái)代替水準(zhǔn)測(cè)量得到的點(diǎn)位高程變化并進(jìn)而代替精密水準(zhǔn)測(cè)量監(jiān)測(cè)地殼垂直形變。</p><p>　　這個(gè)課題剛開(kāi)始認(rèn)為很簡(jiǎn)單，但是做的過(guò)程中還是比較復(fù)雜的，尤其是在時(shí)間比較短的情況下要弄清楚整個(gè)過(guò)程和其中的細(xì)節(jié)需要下一番功夫。對(duì)這個(gè)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，我首先是從閱讀文獻(xiàn)開(kāi)始的，在圖書(shū)館的數(shù)據(jù)庫(kù)和Google學(xué)術(shù)上搜索相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀，這為我開(kāi)拓了視野，將我?guī)нM(jìn)了一個(gè)新的理論的世界。隨著讀的文獻(xiàn)的

62、數(shù)量的增加，我慢慢的體會(huì)到了這個(gè)課題的內(nèi)容的豐富，也認(rèn)識(shí)到在課堂的學(xué)習(xí)過(guò)程中，很多地方只是一個(gè)引子，只是像蜻蜓點(diǎn)水一樣告訴了你在實(shí)際工程中有這個(gè)理論在使用，但是要掌握具體的操作過(guò)程和具體的數(shù)據(jù)處理方法還需要學(xué)習(xí)大量的東西，付出大量的時(shí)間。</p><p>　　理論指導(dǎo)實(shí)踐是我在這次實(shí)習(xí)中的有一大感悟。在閱讀了文獻(xiàn)之后，對(duì)GPS技術(shù)應(yīng)用于區(qū)域地殼形變的垂直形變的監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀有了一個(gè)比較好的了解，到底GPS技術(shù)應(yīng)用于區(qū)域

63、地殼形變的垂直形變的監(jiān)測(cè)的可行性有多大？其適用范圍有多大？其精度能達(dá)到幾等水準(zhǔn)的精度？這些問(wèn)題需要一個(gè)一個(gè)解決。首先從理論分析，通過(guò)用圖表示出各個(gè)變量之間的幾何關(guān)系，進(jìn)而列出各個(gè)變量的方程，得到了U與h的大致關(guān)系，這便是教材上的全部?jī)?nèi)容但是實(shí)際情況比這個(gè)復(fù)雜得多，還要考慮各種其余變化引起的誤差。在剛開(kāi)始的理論分析中U分量是在一個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)的站心坐標(biāo)系下，GPS觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于該穩(wěn)定點(diǎn)的Ｕ坐標(biāo)，這就可能與觀測(cè)點(diǎn)和穩(wěn)定點(diǎn)的絕對(duì)位置（即經(jīng)緯度）和相對(duì)

64、位置（即兩個(gè)點(diǎn)之間的距離）有關(guān)，這個(gè)也需要理論上的推導(dǎo)，可以通過(guò)相關(guān)的參數(shù)的函數(shù)關(guān)系來(lái)大致估計(jì)這種影響引起的誤差，并通過(guò)一般的測(cè)區(qū)的大小得到相應(yīng)的誤差的大小，進(jìn)而可以得到GPS技術(shù)應(yīng)用于區(qū)域地殼形變的垂直形變的監(jiān)測(cè)的一個(gè)約束條件，就是其適用范圍的大小。</p><p>　　另一方面由于Ｕ分量是一個(gè)在一個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)的站心坐標(biāo)系下，GPS觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于該穩(wěn)定點(diǎn)的Ｕ坐標(biāo)，而且穩(wěn)定點(diǎn)不是絕對(duì)的穩(wěn)定點(diǎn)，所以?xún)纱斡^測(cè)的站心坐標(biāo)系可

65、能有變化，會(huì)有一個(gè)較小的旋轉(zhuǎn)角。這樣當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)的距離較大時(shí)，雖然角度小但是依然可能引起較大的誤差，所以必須將Ｕ坐標(biāo)轉(zhuǎn)到同一個(gè)坐標(biāo)系中，這樣能很好的消除這種誤差，可以用多個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)。</p><p>　　上述兩個(gè)方面的誤差在實(shí)際計(jì)算的過(guò)程中，后者在計(jì)算過(guò)程中可以消除，而前者可以事先進(jìn)行估計(jì)，這種理論分析可以很好的指導(dǎo)GPS技術(shù)應(yīng)用于地殼垂直形變監(jiān)測(cè)。</p><p>　　在這之后就是計(jì)算的問(wèn)題了

66、，我主要做了一個(gè)GPS網(wǎng)平差的程序和一個(gè)水準(zhǔn)測(cè)量平差的程序，這對(duì)實(shí)際的動(dòng)手能力也是一種鍛煉。</p><p>　　總的來(lái)說(shuō)，在這次短暫的實(shí)習(xí)中，我學(xué)到的不僅僅是如何將GPS技術(shù)應(yīng)用于地殼垂直形變監(jiān)測(cè)的實(shí)際操作流程，更重要的是在面對(duì)一個(gè)比較陌生的課題時(shí)，如何動(dòng)手將這個(gè)課題分解成一個(gè)個(gè)較小的難題，最終通過(guò)各種途徑將其解決的一種能力。</p><p><b>　　綜合評(píng)語(yǔ)：</b