甘肃位于祁连山—天山—昆仑山断褶带，大部分地区处于地震活动带，地震频发，对水库安全建设、维护造成了极大隐患，对水库安全进行监测刻不容缓。目前地震监测手段较多，主要分为测震学科、电磁学科、流体学科、形变学科。前三类学科主要是从地震等级、地震预报方面进行监测；而形变学科是从空间分布及其随时间变化信息中进行地震监测，可以有效监测地震时及地震发生后地面构筑物的形变信息，常用的手段为GPS监测。1998年，中国地震局建立“中国地壳运动观测网络工程项目”，整个工程由25个GPS连续观测站、56个定期复测站、1 000个不定期复测站组成，用于大尺度地震频发区监测任务[1]，但对小区域重要构筑物监测有效性、经济性欠佳。本文采用PPP-AR定位软件进行定位监测[2]，探究PPP-AR模糊度固定模式下的水库变形监测。1传统水库变形监测技术缺点传统水库变形监测多采用全站仪导线测量、水准仪水准测量、GNSS接收机静态测量、摄影测量等方法[3]，传统监测方法成熟，但效率低下，成本较高，对于后期运营管理造成较大经济压力。载波相位差分技术（RTK）是一种变形监测常用技术手段，属于相对定位技术方法[4-5]，受距离限制，当区域整体受到地震影响时，无法进行有效分析。传统变形监测对于地震频发地区监测成本大幅增加、监测时效降低。2PPP-AR原理PPP-AR软件数据处理流程如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.003.F001图1PPP-AR软件数据处理流程PPP是利用非差观测值单台接收机进行绝对定位[6-7]，PPP的影响因素有卫星钟差、接收机钟、天线相位偏差、相对论效应、地球固体潮等。利用单点接收机结合精密轨道、钟差、码/相位偏差等产品对各项误差进行改正，实现高精度定位[8]。地震发生时，此方法能有效监测每个监测点变形情况，实现厘米级定位精度。PPP-AR称为模糊度固定解，PPP模糊度固定处理常采用附加电离层约束非组合、无电离层约束非组合、消电离层组合等3种方式[9]。PPP-AR软件采用消电离层组合模糊固定，模糊度固定需要解决相位小数偏差（FCB）问题。目前武汉大学数据中心对外提供FCB改正产品，产品相关精度与法国CNES分析中心精度相当[10]，执行PPP-AR时，相位偏差产品应与其对应的产品一起使用，需要注意不同机构发布的精密产品不能混用。3实验结果与分析3.1实验设计2022年8月31日甘肃省武威市古浪县发生3.8级地震，数据采集位于古浪县黄花滩水库，距离震源20 km左右。数据收集点为黄花滩水库1号、3号观测点，其他观测点在地震发生时刻并未正常观测，其中1号为基准站，3号为监测点。采集2022年8月31日当天监测数据，采集频率为1 s/次，分别利用黄花滩水库RTK监测系统、PPP-AR定位软件对1号基准站、3号监测点进行监测。软件模型参数设置如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.003.T001表1软件模型参数设置类别RTK监测软件PPP-AR软件电离层改正模型双差消除Iono-Free LC对流层改正模型双差消除Estimate ZTD星历产品BroadcastPrecise模糊度固定LAMBDA搜索LAMBDA搜索3.2卫星分布和PDOP值位置精度衰减因子（PDOP）及卫星数量是影响卫星质量的重要因素，王智韬等[11］研究表明，PDOP值越小，卫星几何结构强度越稳健。全球定位系统GPS卫星、格洛纳斯GLONASS卫星在以测站为基点的上方天空分布均匀，卫星失锁情况较少。可见卫星颗数如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.003.F002图2可见卫星颗数由图2可知，在所有时间段内可见卫星颗数均大于6颗，平均可见卫星颗数大于12颗，GPS卫星颗数在7：00—9：30时间段内小于GLONASS卫星颗数，其他时刻卫星颗数均大于GLONASS卫星颗数。时间序列PDOP值如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.003.F003图3时间序列PDOP值PDOP值在4：02时刻值为4.20，其余时刻PDOP值均小于3.00，平均值为1.45。整体看PDOP值比较稳健，波段较小。地震发生时刻PDOP值为1.51，卫星颗数13颗，本实验观测值卫星分布合理、PDOP值较小，观测条件较好，有助于提高PPP解算精度。3.3残差分析载波相位、伪距残差是衡量观测数据质量及数据解算质量好坏的重要指标，相位、伪距残差是由参数估计值与观测值之间的差值，因此残差值一般在0附近波动，波动越小说明观测数据质量越好，反之观测数据质量越差。相位、伪距残差及卫星高度角时间序列如图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.003.F004图4相位、伪距残差及卫星高度角时间序列由图4可知，GPS和GLONASS卫星载波相位残差值基本在±0.050 m范围内波动，最大值为0.120 m，其中GPS卫星载波相位残差为0.011 m，GLONASS卫星载波相位残差为0.014 m。GPS和GLONASS卫星伪距残差值基本在±5.000 m范围内波动，最大值为17.140 m，GPS卫星伪距残差为1.277 m，GLONASS卫星伪距残差为2.192 m。GPS卫星高度角范围为30°~60°，GLONASS卫星高度角范围为20°~40°，卫星高度角越小，对观测值多路径效应的影响越大。从伪距残差上看，GPS卫星观测数据质量优于GLONASS卫星，与卫星高度角相关，载波相位残差两者相当。在地震发生时刻二者载波相位残差在±0.050 m范围内波动，残差在±5.000 m范围内波动，说明在地震发生时，对于二者观测值质量没有较大影响，本实验观测数据质量较高。RMS残差统计如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.003.T002表2RMS残差统计类别GPSGLONASS载波相位残差平均RMS值0.0110.014伪距残差平均RMS1.2772.192载波相位残差RMS最大值0.0850.120伪距残差RMS最大值-15.50117.140m3.4结果对比分析根据实验设计方案及软件处理模型参数设置为准，运用PPP-AR软件、RTK软件对监测数据进行解算，结果如表3、图5、图6所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.003.T003表3PPP-AR、RTK软件解算结果统计项目PPP-AR软件RTK软件E-STD/cm1.230.74N-STD/cm1.211.00U-STD/cm2.262.94模糊度固定率/%83.4092.30窄巷模糊度固定率/%95.6097.5010.19301/j.cnki.zncs.2023.07.003.F005图5PPP-AR软件解算结果10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.003.F006图6RTK监测系统软件解算结果RTK模糊度固定率为92.3%，PPP-AR模糊度固定率为83.4%。RTK、PPP-AR的E-STD、N-STD标准差之差最大值为0.49 cm，U-STD标准差之差为0.68 cm。RTK监测系统整体解算稳定性略高于PPP-AR软件，但在解算精度方面，二者差别较小，说明PPP-AR软件解算精度较高。PPP-AR解算E-STD标准差最大为5.42 cm，U-STD标准差最大为10.34 cm，标准差波动明显，但RTK监测系统解算结果显示标准差波动不明显。因此，PPP-AR软件能够监测出地震发生时蓄水池形变情况，在地震发生0.5 h后蓄水池逐渐恢复。4结语采用PPP-AR软件和RTK软件分别对蓄水池监测点进行数据处理，在模型处理策略和星历应用上存在一定差别。PPP-AR软件引入精密星历等文件的情况下，在地震发生时可以有效监测接收机变化情况。RTK软件对于地震监测不敏感，分析原因可能是基准站与监测点同时存在同方向震动。本文采用的数据量较少，后续应在模拟相同震动的条件下进行深入研究。