"日位移 30 mm"假信号——多路径与温度

事件

某公路边坡 GNSS 监测站：

• 监测站与基准站距离 800 m，布设规范
• 静态日解精度标称 ±3 mm + 0.5 ppm，即 ±3.4 mm
• 7 月某日单日解位移：北向 +12 mm、东向 +18 mm、垂直 -22 mm
• 累计 30 mm 水平位移，触发"加速变形"报警

调查组到现场，边坡无任何裂缝扩展、无地下水异常、无构筑物破坏迹象。物理世界没动。

调查

怀疑一：多路径

接收机输出 L1 MP1 多路径指标：

• 该日 MP1 = 0.42 m（正常 < 0.30 m）
• 前一日 MP1 = 0.28 m

多路径指标确实偏高。但 0.42 m 的多路径量级，不足以解释 30 mm 的位移（多路径对位置解的影响约为 MP1 的 1/10~1/20，对应 2~4 mm）。

怀疑二：天线墩温度变形

天线装在 1.5 m 高的钢墩上，钢墩南向太阳直射：

• 当日环境最高温 32 ℃
• 钢墩向阳面温度 52 ℃，背阳面 33 ℃
• 温差 19 ℃，钢的线膨胀系数 12×10⁻⁶ /℃
• 不均匀热膨胀导致钢墩向北弯曲：Δ = (12×10⁻⁶ × 1500 mm × 19 ℃) / 2 ≈ 0.17 mm（向北）

理论上温度变形只能解释 0.17 mm，不够解释 30 mm。

怀疑三：天线墩基础松动

挖开天线墩基础，发现：

• 基础为 30 cm 见方混凝土，原设计深 50 cm
• 实际施工深度只有 30 cm（偷工减料）
• 7 月高温，混凝土基础受热膨胀差异，基础在土层中轻微移动
• 移动量约 2~3 mm，加上钢墩弯曲叠加，总位移约 20~25 mm

基础施工质量问题被温度放大，伪装成边坡位移。

修正

1. 重新浇筑天线墩基础，深度 80 cm，加钢筋
2. 钢墩加白色反光涂层 + 遮阳罩
3. 该日数据标记为"设备位移事件"，从位移时间序列剔除

修正后，边坡累计位移 < 5 mm，处于稳定范围。

根因

不是 GNSS 不准，是安装基础与温度效应叠加。GNSS 监测的"位置"是天线相位中心的位置，天线墩动，天线相位中心也动。

很多 GNSS 监测项目忽视天线墩的工程质量管理：

• 基础深度不够
• 墩体材料不抗温度变形
• 没有遮阳

这些工程细节的失误，会被算法解读为"边坡位移"——而算法本身没有错。

类似案例

• 温度引起的钢架位移：天线装在钢护栏上，夏季护栏向阳面 60 ℃，弯曲变形 5 mm
• 风引起的振动：高墩大风时墩顶振动 2~3 mm，单日解含此振动
• 基础冻胀：北方冬季土壤冻胀，基础上升 5~10 mm，被识别为"垂直位移"

防范

1. 天线墩独立基础：不与护栏、路灯、广告牌共用基础
2. 墩体材料：钢墩要白色反光，混凝土墩要规范浇筑
3. 温度监测：天线墩装温度传感器，温度变化 > 10 ℃ 时数据标记
4. 多路径监测：接收机要开放 MP1 输出，作为数据质量指标
5. 数据剔除规则：MP1 > 0.5 m 或温度变化 > 15 ℃ 的单日解，标记为可疑

教训

GNSS 监测的数据质量，七成在工程，三成在算法。一个 5 万元接收机装在 3 千元的偷工减料基础上，比 1 万元接收机装在规范基础上更不准。预算要花在天线墩、扼流圈天线、选址上，不是接收机。

给工程项目的启示

GNSS 报警"加速变形"时，先查环境因素：

• 当日温度变化是否异常大
• 当日风速是否高
• 多路径指标是否超 0.5 m
• 邻近监测站是否有同样趋势（真位移是局部的，环境效应是大面积的）

确认不是环境因素后，再触发现场踏勘。否则大量"假报警"会让运维人员麻木，最终真位移也 ignored。