降曲线；
[0034] 图8是本实施例中天竺站自由水准网与分层标沉降量之间回归曲线；
[0035] 图9是本实施例中天竺站附合水准网与分层标沉降量之间回归曲线；
[0036] 图10是本发明绘制地面沉降综合影响因素分区图的流程图；
[0037] 图11是本实施例中北京平原区水文地质单元分区图；
[0038] 图12是本实施例中北京平原区主要开采层水位下降速率分区图；
[0039] 图13是本实施例中北京平原区可压缩层总厚度分区图；
[0040] 图14是本实施例中北京平原区地面沉降综合影响因素分区图；
[0041] 图15是本实施例中北京平原区水准点位优化分布图；
[0042] 图16是本实施例北京平原区水准点位优化前水准点标准差等值线图；
[0043] 图17是本实施例北京平原区水准点位优化后水准点标准差等值线图。
【具体实施方式】
[0044] 本实施例W北京平原区地面沉降水准监测网的优化为例，具体叙述本发明地面沉 降水准监测网的优化方法，不应理解为是对本发明实施的任何限制。
[0045] 参照附图1可知，本发明从现有的北京平原区地面沉降水准监测网的网形设计和 点位布设方面的不足开展研究工作，首先收集该区域历史水准测量资料、站内沉降监测数 据W及地质背景资料，通过分析详细查明该区域内水准测量历史与现状、地面沉降分布特 征及演化规律，在此基础上主要从平原区深层基岩标稳定性评价、水准监测网网形优化和 水准监测网点位优化=方面对区域地面沉降水准监测网进行优化设计。
[0046] 本发明区域地面沉降水准监测网优化设计方法包括对水准监测网网形的优化和 对水准监测网点位的优化。
[0047] 其中对水准监测网网形的优化为将现有的自由水准网转化为附合水准网，克服现 有的自由水准网只有一个稳定起算基点导致的长距离水准测量造成的水准测量累积误差 大的缺点。
[0048] 为了建立稳定可靠且测量精度高的附合水准网，需包括如下步骤：
[0049] (一)参考基准点的稳定性分析
[0050] (1)资料收集与整理
[0051] 首先应收集并整理北京平原区内历年地面沉降水准测量资料(选用的仪器与标 尺、施测等级和方法、水准测量起算基点、沉降水准点之记、沉降量、水准测量路线、水准测 量闭合环、水准测量精度指标等）、地面沉降监测站标孔及历年沉降监测资料(站内基岩标-分层标组数量、孔深、地层岩性、厚度、埋设深度、标井主要结构、类型、施工工艺和历年沉降 数据等）W及区域水文地质、工程地质、环境地质等相关背景资料。
[0052] (2)分析该工作区地面沉降水准测量历史与现状，查明地面沉降分布特征及演化 趋势。
[0053] 对收集整理的相关资料进行系统分析，查明北京平原区地面沉降水准测量起算基 点的演变过程、建标工艺及稳定状态等。对北京平原区W往和现阶段水准测量的施测年份、 水准点点位、水准测量路线和平差算法等进行系统总结。并利用多年水准测量成果资料，编 制北京平原区地面沉降历年过程变化曲线和分布图，查明北京平原区地面沉降分布特征及 演化趋势。
[0054] (3)开展该工作区内基岩标稳定性分析
[0055] 1)对北京平原区7座地面沉降监测站内基岩标基本情况进行系统分析
[0056] 参照附图2可知，北京平原区现有7座地面沉降监测站分别是王四营、望京、天竺、 八仙庄、平各庄、张家湾和愉堡，各站内均布设有基岩标、分层标、地下水动态监测井、孔隙 水压力监测井W及气象监测仪等设备。对各站内基岩标情况的系统分析还包括基岩标布设 的原则、基岩标主要结构、类型、施工工艺W及所处的地质环境背景条件等。
[0057] 2)历年基岩标水准测量资料分析。
[0058] 利用地面沉降监测站历年基岩标水准测量数据，绘制基岩标标杆和保护管多年高 程值和高程变化曲线，系统分析每期基岩标观测高程值和相邻两期高差变化规律，查明基 岩标标杆和保护管历年高程变化情况。
[0059] 经分析可知:基岩标套管对基岩标标杆具有明显的保护作用，7个地面沉降监测站 内基岩标总体上呈上下波动的趋势，即沉降与回弹交替变化，形变量均较小。而基岩标套管 却呈现出逐年下沉的趋势，并且形变量较大。同时考虑到目前北京市地面沉降水准测量工 作均W玉渊潭西参考点为起算基点，不同监测站内基岩标与起算基点之间的距离存在较大 差异，测量结果易受累积误差效应的影响，因此需要对站内基岩标测量的极限误差即测量 限差进行综合分析，查明水准测量累积误差对基岩标监测结果造成的影响，为进行基岩标 的稳定性评价工作奠定基础。
[0060] 3)水准测量累积误差对基岩标测量结果影响分析
[0061 ] 根据《国家一、二等水准测量规范KGB/T12897-2006)、《地面沉降水准测量规范》 (DZ/T0154-95)和《中国地质调查局地面沉降监测技术要求KDD2006-02)等相关规范，采用 一等水准测量往返测高差不符值限差公式A = 1.8V'亡作为评价水准测量累积误差的标准。 其中，K为测量路线的长度，单位虹1。计算从已知起算点到各基岩标的测量限差（累计误差）， 并与地面沉降监测站内基岩标历年高程值变化量进行对比分析，绘制7座站内基岩标高程 变化与水准测量限差（累计误差)对比表，如表1-7所示：
[0062] 表1王四营站基岩标高程变化与测量限差对比表单位:mm
[0064] 注:K为基岩标与玉渊潭西参考点之间水准路线长度化m);
[0065] 其中，负值表示下沉，正值表示上升。
[0066] 表2望京站基岩标高程变化与测量限差对比表单位:mm
[0067]
[0068] 注:K为基岩标与玉渊潭西参考点之间水准路线长度化m);
[0069] 其中，负值表示下沉，正值表示上升。
[0070] 表3天竺站基岩标高程变化与测量限差对比表单位:mm
[0072] 注:K为基岩标与玉渊潭西参考点之间水准路线长度化m);
[0073] 其中，负值表示下沉，正值表示上升。
[0074] 表4八仙庄站基岩标高程变化与测量限差对比表单位:mm
[0076] 注:K为基岩标与玉渊潭西参考点之间水准路线长度化m);
[0077] 其中，负值表示下沉，正值表示上升。
[007引表5平各庄站基岩标高程变化与测量限差对比表单位:mm
[0080] 注:K为基岩标与玉渊潭西参考点之间水准路线长度化m);
[0081] 其中，负值表示下沉，正值表示上升。
[0082] 表6张家湾站基岩标高程变化与测量限差对比表单位:mm
[0084] 注:K为基岩标与玉渊潭西参考点之间水准路线长度化m);
[0085] 其中，负值表示下沉，正值表示上升。
[0086] 表7愉堡站基岩标高程变化与测量限差对比表单位:mm
[0088] 注:K为基岩标与玉渊潭西参考点之间的距离化m);
[0089] 其中，负值表示下沉，正值表示上升。
[0090] 利用基岩标高程变化与水准测量限差（累计误差)对比表，查看基岩标标杆和保护 管高程变化量与水准测量限差A之间的关系。如果基岩标标杆高程变化量大于测量限差 A，则说明目前的水准测量可W探测出基岩标的变化量;若基岩标标杆高程变化量小于测 量限差A,则说明W目前的水准测量方式无法有效探测出基岩标运样的微小形变量，较长 的水准测量路线无法对其进行有效的探测，观测结果中由于混入了水准测量误差，无法判 断究竟是基岩标的运动还是测量误差的影响。从上表1-7可见，北京平原区7座地面沉降监 测站内的基岩标高程形变量几乎全部位于水准测量限差范围之内，对于基岩标稳定性的分 析研究工作造成了较大的困难。而各站内的基岩标套管均表现出较大的形变量，即使采用 长水准测量路线对其进行探测也能清晰地掲示其具体的形变特征。因此，单纯依靠测得的 基岩标形变量无法判断出究竟是基岩标的变化还是测量误差的影响，需要采用更加可靠的 检验方法对基岩标的稳定性进行评价，进而确定变形模型。
[0091] 4)基岩标稳定性评价
[0092] 本发明采用平均间隙法与单点检验法相结合对工作区内的基岩标进行稳定性评 价，弥补了两种方法各自的缺陷，提高了不稳定点的检测效率。首先将工作区内的基岩标进 行单独构网，采用秩亏自由水准网平差算法，计算出不同周期间各基岩标的位移量;然后采 用平均间隙法对两周期图形一致性进行F检验(整体检验），如果通过了 F检验则表明所有参 考点是稳定的，否则，需要利用单点检验法(t检验)找出不稳定点，从而确定变形模型。
[0093] 其基本原理如下：
[0094] ①秩亏自由水准