CN112902934B - 一种基于gps-eja的沉井几何姿态测试方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及桥梁施工测试技术领域，公开了一种基于GPS‑EJA的沉井几何姿态测试方法，包括步骤：S1：沉井顶面标记四个以上监测点，每个监测点处布置GPS测站和EJA变送器；S2：计算沉井顶面横向倾斜率和纵向倾斜率，并利用测量仪器确定任意两个EJA变送器之间的距离；S3：在四个以上监测点中任意选取一组监测点；S4：计算沉井顶面横向倾斜角、纵向倾斜角以及任意两个GPS测站之间的距离，进行合理性判断；S5：用合理性判断合格的GPS测站采集的三维坐标值为基础进行计算，输出沉井的几何姿态参数。本申请的沉井几何姿态测试方法，能够筛选去除GPS监测过程中的失真数据，对沉井姿态进行自动监测。

Description

一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法

技术领域

本申请涉及桥梁施工测试技术领域，具体涉及一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法。

背景技术

目前，沉井被广泛用作大型桥梁的主塔及锚碇基础，在沉井取土下沉的过程中，下沉的几何姿态是施工质量控制的重要指标；因此，需要对沉井的几何姿态进行实时监测，才能实现较好的安装效果。

相关技术中，沉井下沉的几何姿态具有多种监测方法，其中最为新颖且有效的是使用GPS(Global Positioning System，定位系统)进行监测。采用GPS监测沉井施工，确定沉井几何姿态至少需要确定沉井顶面三个点的坐标值；但是GPS监测受现场施工条件的干扰影响，极易出现数据采集间断或大幅度异常跳动的现象。因此，开发一套能准确测试沉井几何姿态、受现场施工条件干扰小的监测系统是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法，能够筛选去除GPS测站监测过程中的失真数据，对沉井施工进行精准监测。

为达到以上目的，本申请采取的技术方案是一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法，包括步骤：

S1：在沉井顶面标记四个以上监测点，在每个监测点处布置一个GPS测站和一个EJA变送器，所有GPS测站与已知坐标点的基站组网，所有EJA变送器通过水管相互连通；利用测量仪器确定任意两个监测点之间的距离；

S2：利用所有监测点对应位置的EJA变送器采集的相对水位，计算沉井顶面横向倾斜率和纵向倾斜率；

S3：在四个以上监测点中任意选取一组监测点，每组监测点包含三个监测点；

S4：利用三个监测点对应位置的三个GPS测站采集到的三维坐标值，计算沉井顶面横向倾斜角、纵向倾斜角以及任意两个GPS测站之间的距离；

利用EJA变送器采集数据计算的结果以及测量仪器确定的监测点之间的距离，对用GPS测站采集的三维坐标值计算的结果，进行合理性判断；

S5：选取另一组监测点，重复S4，直至每组监测点合理性判断完毕；用合理性判断合格的GPS测站采集的三维坐标值为基础进行计算，并输出沉井的几何姿态参数。

在一些实施例中，利用EJA变送器采集数据计算的结果以及测量仪器确定的任意两个监测点之间的距离，对用GPS测站采集的三维坐标值计算的结果，进行合理性判断，包括：

将利用GPS测站采集的三维坐标值计算的沉井顶面横向倾斜角，换算成横向斜率，与利用EJA变送器采集的相对水位计算的相应的沉井顶面横向倾斜率进行比较，两者差的绝对值小于第一设定值；

将利用GPS测站采集的三维坐标值计算的沉井顶面纵向倾斜角，换算成纵向斜率，与利用EJA变送器采集的相对水位计算的相应的沉井顶面纵向倾斜率进行比较，两者差的绝对值小于第二设定值；

将利用GPS测站采集的三维坐标值计算的两个GPS测站之间的距离，与利用测量仪器确定的相应两个监测点之间的距离进行比较，两者差的绝对值小于第三设定值；

若三者均成立，则判定合理。

在一些实施例中，所述沉井顶面的监测点为四个，分别为沉井顶面的两条中轴线的四个端点；

在步骤S1中，利用测量仪器将GPS测站校准至沉井轴线的端点上，将EJA变送器校准至沉井顶面并确定其平面坐标。

在一些实施例中，在步骤S4中，利用EJA变送器采集的相对水位计算的结果，对用GPS测站采集的三维坐标值计算的结果，进行合理性判断的方法包含：

ABS(β_ijk·π/180°-K_x)≤M

ABS(γ_ijk·π/180°-K_y)≤N

ABS(D_ij-d_ij)≤Q

若三个公式均成立，则判定为合理；若有一个不成立，则判定为不合理；其中，

K_x＝(P₃-P₁)/L_3-1

K_y＝(P₂-P₄)/L_2-4

式中：ABS为绝对值符号；M、N和Q为常数；i、j、k分别为监测点的标号；i、j和k均为1～4正整数且i≠j≠k；

β_ijk为根据GPS测站采集的三维坐标值计算得到的沉井顶面纵桥向倾斜角度；γ_ijk为根据GPS测站采集的三维坐标值计算得到的沉井顶面横桥向倾斜角度；

d_ij为编号i和j的监测点处的GPS测站采集的三维坐标值计算得到的距离；

D_ij为编号i和j的监测点之间的实际距离；

K_x为EJA变送器测得的沉井顶面纵桥向的倾斜率；K_y为EJA变送器测得的沉井顶面横桥向的倾斜率；

p_m是标号为m的EJA变送器的相对水位，L_m-n是编号为m和n的EJA变送器之间的水平距离；其中，m和n分别为EJA变送器的标号，m和n均为1～4正整数且m≠n。

在一些实施例中，所述常数M、N为GPS测站采集高程精度误差的2倍与监测点连线距离的商，常数Q为GPS测站采集平面坐标精度误差值的2倍。

在一些实施例中，在步骤S5中，所述沉井的几何姿态参数包含K_x、K_y、以及用合理性判断合格的GPS测站采集的三维坐标值为基础计算得到的沉井的平面扭转角α，以及沉井顶面中心的三维坐标(x₀，y₀，z₀)。

在一些实施例中，所述α是由四个监测点组成的四组监测点计算得到四个平面扭转角的平均值。

在一些实施例中，所述沉井顶面中心的坐标(x₀，y₀，z₀)的计算方法包含：

x_o,1＝x₁-W/2·cosγ·cosα

y_o,1＝y₁-W/2·cosγ·sinα

x_o,2＝x₂+B/2·cosβ·sinα

y_o,2＝y₂+B/2·cosβ·cosα

x_o,3＝x₃+W/2·cosγ·cosα

y_o,3＝y₃+W/2·cosγ·sinα

x_o,4＝x₄-B/2·cosβ·sinα

y_o,4＝y₄-B/2·cosβ·cosα

x₀＝Avg(x_o,i)(i为整数，i∈[1,4])

y₀＝Avg(y_o,i)(i为整数，i∈[1,4])

式中：

x_i、y_i——分别为编号为i的GPS监测点得到的平面坐标值，单位为米；x_o,i、y_o,i——利用编号为i的GPS监测点数据计算得到沉井顶面中心坐标值，单位为米；

W/2、B/2——分别为沉井横桥向轴线与纵桥向轴线方向的长度，单

位为米；

β、γ——筛选后数据计算得到沉井平面扭转角度，单位为度；

x₀，y₀——换算得到沉井顶面中心坐标值，单位为米。

z_0,1＝z₁-K_x·W/2

z_0,3＝z₃+K_x·W/2

z_0,2＝z₂+K_y·B/2

z_0,4＝z₄-K_y·B/2

z₀＝Avg(z_0,i)(i为整数，且i∈[1,4])

式中：

z_i——编号为i的GPS测点的高程，单位为米；

z_o,i——由编号为i的GPS监测点数据换算得到的沉井顶面中心高

程，单位为米；

z_o——沉井顶面中心高程，单位为米。

在一些实施例中，所述测量仪器为高精度的全站仪或水平仪。

在一些实施例中，所述GPS测站在测量时，需避开门吊和塔吊。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请的一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法，本申请的沉井几何姿态测试方法先用测量仪器对监测点进行放样，测量得到任意两个监测点之间的距离，然后采用两套测量系统，除了采用GPS测站进行测量外，还采用EJA变送器进行测量；EJA变送器测量数据真实且稳定可靠，用EJA变送器的测量结果和测量仪器对监测点的放样结果，对极易出现数据采集间断或大幅度异常跳动的GPS测站采集的三维坐标值进行比对筛选，能够最大限度克服现场环境干扰造成GPS数据采集中断及数据异常跳动造成沉井几何姿态输出数据严重失真的问题，通过算法优化和数据筛选的方法提高了数据输出的稳定性和可靠性，使得在沉井下沉过程中，对沉井几何姿态的监测更加精准，更加有利于施工指导，提高施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的沉井顶面EJA变送器的平面布置图；

图2是数据筛选功能实施前输出的沉井底面中心标高数据变化曲线；

图3是数据筛选功能实施后输出的沉井底面中心标高数据变化曲线；

图4是沉井局部坐标系与GPS监测点之间的位置关系示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本本申请保护的范围。

本申请公开了一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法的实施例，包括步骤：

S1：在沉井顶面标记四个以上监测点，利用测量仪器确定任意两个监测点之间的距离，在每个监测点处布置一个GPS测站和一个EJA变送器，所有GPS测站与已知坐标点的基站组网，所有EJA变送器通过水管相互连通。

S2：利用所有监测点对应位置的EJA变送器采集的相对水位，计算沉井顶面横向倾斜率和纵向倾斜率，并利用测量仪器确定任意两个EJA变送器之间的距离。

S3：在四个以上监测点中任意选取一组监测点，每组监测点包含三个监测点。例如，编号为1、2、3和4的四个监测点，可组合成四组监测点，编号分别为123、124、234和134。

S4：利用三个监测点对应位置的三个GPS测站采集三个监测点的坐标。具体地，已知坐标点的基站向GPS测站发射信号，并计算出GPS测站的坐标，即所在监测点的坐标。根据三个监测点的坐标计算沉井顶面横向倾斜角、纵向倾斜角以及任意两个GPS测站之间的距离。

用利用EJA变送器采集数据计算的结果(即沉井顶面横向倾斜率和纵向倾斜率)以及用测量仪器确定的任意两个监测点之间的距离，对用GPS测站采集的三维坐标值计算的结果(即沉井顶面横向倾斜角、纵向倾斜角以及任意两个GPS测站之间的距离)，进行合理性判断。

S5：选取另一组监测点，重复S4，直至每组监测点合理性判断完毕，即对所有组监测点进行合理性判断，若总共有4组，则将四组监测点合理性判断完毕。这样就筛选掉了不合理的GPS测站采集的三维坐标值，用合理性判断合格的GPS测站采集的三维坐标值为基础进行计算，并输出沉井的几何姿态参数。

在一个实施例中，在沉井外部设置一个计算系统，该计算系统与基站、所有GPS测站以及所有EJA变送器相连接，S1到S5的所有计算步骤均由该计算系统来完成。

在一个实施例中，利用EJA变送器采集数据计算的结果以及测量仪器确定的任意两个监测点之间的距离，对用GPS测站采集的三维坐标值计算的结果，进行合理性判断，包括：

将利用GPS测站采集的三维坐标值计算的沉井顶面横向倾斜角，换算成横向斜率，与利用EJA变送器采集的相对水位计算的相应的沉井顶面横向倾斜率进行比较，两者差的绝对值小于第一设定值；

将利用GPS测站采集的三维坐标值计算的沉井顶面纵向倾斜角，换算成纵向斜率，与利用EJA变送器采集的相对水位计算相应的沉井顶面纵向倾斜率进行比较，两者差的绝对值小于第二设定值；

将利用GPS测站采集的三维坐标值计算的两个GPS测站之间的距离，与利用测量仪器确定的相应两个监测点之间的距离进行比较，两者差的绝对值小于第三设定值；

若三者均成立，则判定合理。

具体地，第一设定值为M，第二设定值为N，第三设定值为Q。

如图1所示，在一个实施例中，所述沉井顶面的监测点为四个，分别为沉井顶面的两条中轴线的四个端点。

在实际安装的过程中，每个监测点处布置一个GPS测站和一个EJA变送器，但是GPS测站和EJA变送器由于具有一定体积，因此不可能准确地与监测点完全重合；因此在步骤S1中，利用测量仪器将GPS测站校准至沉井轴线的端点上，将EJA变送器校准至沉井顶面并确定其平面坐标，使得后续测量计算更加高效精准。

进一步地，沉井顶面的四个监测点为两条中轴线的四个端点，在步骤S4中，利用EJA变送器采集数据计算的结果，对用GPS测站采集的三维坐标值计算的结果，进行合理性判断的方法，包含：

ABS(β_ijk·π/180°-K_x)≤M

ABS(γ_ijk·π/180°-K_y)≤N

ABS(D_ij-d_ij)≤Q

若三个公式均成立，则判定为合理；若有一个不成立，则判定为不合理，则需要过滤掉对应GPS测站采集的三维坐标值；其中，

K_x＝(P₃-P₁)/L_3-1

K_y＝(P₂-P₄)/L_2-4

式中：ABS为绝对值符号；M、N和Q为常数；i、j、k分别为监测点的标号；i、j和k均为1～4正整数且i≠j≠k；

β_ijk为根据GPS测站采集的三维坐标值计算得到的沉井顶面纵桥向的倾斜角度；γ_ijk为根据GPS测站采集的三维坐标值计算得到的沉井顶面横桥向的倾斜角度；

d_ij为编号i和j监测点处的GPS测站采集的三维坐标值计算得到的距离；

D_ij为编号i和j监测点之间的实际距离，由测量装置测量之后，为已知的确定数据；

具体地，当用如图1所示的标号为1～4的四个监测点进行计算时，先后令ijk等于123、124、234和134，进行合理性判断。

K_x为EJA变送器测得的沉井顶面纵桥向的倾斜率；K_y为EJA变送器测得的沉井顶面横桥向的倾斜率；K_x和K_y都是唯一值。

p_m是标号为m的EJA变送器的相对水位，具体地，p₁、p₂、p₂和p₄分别为1～4的四个监测点相应位置的EJA变送器测得的相对水位。

L_m-n是编号为m和n的EJA变送器之间的水平距离；其中，m和n分别为EJA变送器的标号，m和n均为1～4正整数且m≠n。具体地，L_3-1为编号为1和3的EJA变送器之间的水平距离；L_2-4为编号为2和4的EJA变送器之间的水平距离。

进一步地，常数M为GPS测站采集高程精度误差的2倍与编号为1、3号的监测点连线距离的商，N为GPS测站采集高程精度误差的2倍与编号为2、4号的监测点连线距离的商，常数Q为GPS测站采集平面坐标精度误差的2倍。

在一个实施例中，在步骤S5中，沉井的几何姿态参数包含K_x、K_y、以及用合理性判断合格的GPS测站采集的三维坐标值为基础计算得到的沉井的平面扭转角α，以及沉井顶面中心的三维坐标(x₀，y₀，z₀)。

进一步地，α是由四个监测点组成的四组监测点(分别为123、124、234和134)计算得到四个平面扭转角的平均值，即先后用每组监测点计算得到一个平面扭转角，然后四个平面扭转角求平均值即为α。

如图4所示，进一步地，沉井顶面中心的坐标(x₀，y₀，z₀)的计算方法包含：

x_o,1＝x₁-W/2·cosγ·cosα

y_o,1＝y₁-W/2·cosγ·sinα

x_o,2＝x₂+B/2·cosβ·sinα

y_o,2＝y₂+B/2·cosβ·cosα

x_o,3＝x₃+W/2·cosγ·cosα

y_o,3＝y₃+W/2·cosγ·sinα

x_o,4＝x₄-B/2·cosβ·sinα

y_o,4＝y₄-B/2·cosβ·cosα

x₀＝Avg(x_o,i)(i为整数，i∈[1,4])

y₀＝Avg(y_o,i)(i为整数，i∈[1,4])

式中：

(x_i、y_i)为编号为i的GPS监测点得到的平面坐标值，单位为米；(x_o,i、y_o,i)利用编号为i的GPS测站监测数据计算得到沉井顶面中心的平面坐标值，单位为米；

W/2为沉井顶面的横桥向中轴线的长度的一半，B/2为沉井顶面的顺桥向中轴线的长度的一半，单位为米；

β筛选后数据计算得到沉井顶面纵桥向倾斜角度，γ为筛选后数据计算得到沉井顶面的横桥向倾斜角度，此时用筛选后的真实的GPS坐标数据计算得到的是真实的沉井倾斜角度，单位为度；

(x₀，y₀)为沉井顶面中心的平面坐标值，单位为米。

z_0,1＝z₁-K_x·W/2

z_0,3＝z₃+K_x·W/2

z_0,2＝z₂+K_y·B/2

z_0,4＝z₄-K_y·B/2

z₀＝Avg(z_0,i)(i为整数，且i∈[1,4])

式中：

z_i为编号为i的GPS测点的高程，单位为米；z_o,i为编号为i的GPS监测点数据换算得到的沉井顶面中心的高程，单位为米；z_o为沉井顶面中心的高程，单位为米。

在一个实施例中，测量仪器为高精度的全站仪或水平仪。

优选地，GPS测站在测量时，需避开门吊和塔吊；因为门吊和塔吊等高度较高的金属设备容易对GPS测站造成干扰。

将本申请的沉井几何姿态测试方法，实际应用于某沉井施工监控，该沉井平面尺寸95.0×57.8m，总高度64.0m，为世界最大的水中沉井。在监测实施初期，沉井几何姿态数据受大型门吊、塔吊等设备的影响，数据异常跳动较为频繁，如图2所示，为“筛选前”的GPS测站采集的沉井顶口高程的坐标数据，数据跳动频繁，明显失真，无法有效指导施工。如图3所示，为使用本申请的沉井几何姿态测试方法，判定合理后，GPS测站采集并输出的沉井顶口高程的坐标数据，数据跳动大幅度减少，在精度范围内合理波动，准确度明显提高，可用于指导施工。

在一个实施例中，本申请的沉井几何姿态测试方法，包括以下步骤：

步骤一：对沉井顶面的两个中轴线进行放样测量，初步确定两个中轴线的四个端点，并得到两个中轴线的长度；

步骤二：在沉井顶面的四个端点附近各布置1台GPS测站接收基站信号，并采用高精度的全站仪校准GPS测站与中轴线端点之间的坐标平移量，并将该坐标平移量修正到GPS监测系统的数据输出中。

步骤三：在沉井顶面的轴线端点附近各布置1台EJA变送器，并用水管将4台EJA变送器连通，在水管内注满水，保证水压力在EJA变送器量程的有效范围内。测量4台EJA变送器到同一平面(沉井顶面)内的高差值。

步骤四：设计一个计算系统，将GPS测站及压力变送器的监测数据采集并保存至计算系统的数据库中。

步骤五：在计算系统中，编制利用3个GPS监测点计算沉井顶面倾斜率、平面扭转角及任意两点之间水平距离的算法；

并根据本申请的数据合理性判断准则编写判断语句，对计算得到的沉井顶面倾斜率及任意两点之间的距离合理性进行判断；

将符合筛选要求的GPS采集数据作为计算沉井顶面标高和顶面中心平面坐标的基础数据，在计算系统中编制程序自动换算上述计算结果。

本申请的沉井几何姿态测试方法先用测量仪器对监测点进行放样，测量得到任意两个监测点之间的距离，然后采用两套测量系统，分别为GPS测站测量和EJA变送器测量；EJA变送器测量数据真实且稳定可靠，用EJA变送器的测量结果和测量仪器对监测点的测量结果，对极易出现数据采集间断或大幅度异常跳动的GPS测站采集的三维坐标值进行比对筛选，能够最大限度克服现场环境干扰造成GPS数据采集中断及数据异常跳动造成沉井几何姿态输出数据严重失真的问题，通过算法优化和数据筛选的方法提高了数据输出的稳定性和可靠性，使得在沉井下沉过程中，对沉井几何姿态的监测更加精准，更加有利于施工指导，提高施工效率。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法，其特征在于，包括步骤：

S1：在沉井顶面标记四个以上监测点，在每个监测点处布置一个GPS测站和一个EJA变送器，所有GPS测站与已知坐标点的基站组网，所有EJA变送器通过水管相互连通；利用测量仪器确定任意两个监测点之间的距离；

S2：利用所有监测点对应位置的EJA变送器采集的相对水位，计算沉井顶面横向倾斜率和纵向倾斜率；

S3：在四个以上监测点中任意选取一组监测点，每组监测点包含三个监测点；

S4：利用三个监测点对应位置的三个GPS测站采集到的三维坐标值，计算沉井顶面横向倾斜角、纵向倾斜角以及任意两个GPS测站之间的距离；

利用EJA变送器采集数据计算的结果以及测量仪器确定的监测点之间的距离，对用GPS测站采集的三维坐标值计算的结果，进行合理性判断；

S5：选取另一组监测点，重复S4，直至每组监测点合理性判断完毕；用合理性判断合格的GPS测站采集的三维坐标值为基础进行计算，并输出沉井的几何姿态参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法，其特征在于，利用EJA变送器采集数据计算的结果以及测量仪器确定的任意两个监测点之间的距离，对用GPS测站采集的三维坐标值计算的结果，进行合理性判断，包括：

将利用GPS测站采集的三维坐标值计算的沉井顶面横向倾斜角，换算成横向斜率，与利用EJA变送器采集的相对水位计算的相应的沉井顶面横向倾斜率进行比较，两者差的绝对值小于第一设定值；

将利用GPS测站采集的三维坐标值计算的沉井顶面纵向倾斜角，换算成纵向斜率，与利用EJA变送器采集的相对水位计算的相应的沉井顶面纵向倾斜率进行比较，两者差的绝对值小于第二设定值；

将利用GPS测站采集的三维坐标值计算的两个GPS测站之间的距离，与利用测量仪器确定的相应两个监测点之间的距离进行比较，两者差的绝对值小于第三设定值；

若三者均成立，则判定合理。

3.根据权利要求1所述的一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法，其特征在于：所述沉井顶面的监测点为四个，分别为沉井顶面的两条中轴线的四个端点；

在步骤S1中，利用测量仪器将GPS测站校准至沉井轴线的端点上，将EJA变送器校准至沉井顶面并确定其平面坐标。

4.根据权利要求3所述的一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法，其特征在于，在步骤S4中，利用EJA变送器采集的相对水位计算的结果，对用GPS测站采集的三维坐标值计算的结果，进行合理性判断的方法包含：

ABS(β_ijk·π/180°-K_x)≤M

ABS(γ_ijk·π/180°-K_y)≤N

ABS(D_ij-d_ij)≤Q

若三个公式均成立，则判定为合理；若有一个不成立，则判定为不合理；其中，

K_x＝(P₃-P₁)/L_3-1

K_y＝(P₂-P₄)/L_2-4

式中：ABS为绝对值符号；M、N和Q为常数；i、j、k分别为监测点的标号；i、j和k均为1～4正整数且i≠j≠k；

β_ijk为根据GPS测站采集的三维坐标值计算得到的沉井顶面纵桥向倾斜角度；γ_ijk为根据GPS测站采集的三维坐标值计算得到的沉井顶面横桥向倾斜角度；

d_ij为编号i和j的监测点处的GPS测站采集的三维坐标值计算得到的距离；

D_ij为编号i和j的监测点之间的实际距离；

K_x为EJA变送器测得的沉井顶面纵桥向的倾斜率；K_y为EJA变送器测得的沉井顶面横桥向的倾斜率；

p_m是标号为m的EJA变送器的相对水位，L_m-n是编号为m和n的EJA变送器之间的水平距离；其中，m和n分别为EJA变送器的标号，m和n均为1～4正整数且m≠n。

5.根据权利要求4所述的一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法，其特征在于：所述常数M、N为GPS测站采集高程精度误差的2倍与监测点连线距离的商，常数Q为GPS测站采集平面坐标精度误差值的2倍。

6.根据权利要求4所述的一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法，其特征在于，在步骤S5中，所述沉井的几何姿态参数包含K_x、K_y、以及用合理性判断合格的GPS测站采集的三维坐标值为基础计算得到的沉井的平面扭转角α，以及沉井顶面中心的三维坐标(x₀，y₀，z₀)。

7.根据权利要求6所述的一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法，其特征在于：所述α是由四个监测点组成的四组监测点计算得到四个平面扭转角的平均值。

8.根据权利要求6所述的一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法，其特征在于，所述沉井顶面中心的坐标(x₀，y₀，z₀)的计算方法包含：

x_o,1＝x₁-W/2·cosγ·cosα

y_o,1＝y₁-W/2·cosγ·sinα

x_o,2＝x₂+B/2·cosβ·sinα

y_o,2＝y₂+B/2·cosβ·cosα

x_o,3＝x₃+W/2·cosγ·cosα

y_o,3＝y₃+W/2·cosγ·sinα

x_o,4＝x₄-B/2·cosβ·sinα

y_o,4＝y₄-B/2·cosβ·cosα

x₀＝Avg(x_o,i)(i为整数，i∈[1,4])

y₀＝Avg(y_o,i)(i为整数，i∈[1,4])

式中：

x_i、y_i——分别为编号为i的GPS监测点得到的平面坐标值，单位为米；x_o,i、y_o,i——利用编号为i的GPS监测点数据计算得到沉井顶面中心坐标值，单位为米；

W/2、B/2——分别为沉井横桥向轴线与纵桥向轴线方向的长度，单位为米；

β、γ——筛选后数据计算得到沉井平面扭转角度，单位为度；

x₀，y₀——换算得到沉井顶面中心坐标值，单位为米;

z_0,1＝z₁-K_x·W/2

z_0,3＝z₃+K_x·W/2

z_0,2＝z₂+K_y·B/2

z_0,4＝z₄-K_y·B/2

z₀＝Avg(z_0,i)(i为整数，且i∈[1,4])

式中：

z_i——编号为i的GPS测点的高程，单位为米；

z_o,i——由编号为i的GPS监测点数据换算得到的沉井顶面中心高程，单位为米；

z_o——沉井顶面中心高程，单位为米。

9.根据权利要求1所述的一种基于GPS-EJA的沉井几何姿态测试方法，其特征在于：所述GPS测站在测量时，需避开门吊和塔吊。

Images