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核心软硬件全部自主研发生产,团队十年成熟行业背景

真实数据-为什么边坡监测北斗比其他卫星更适合


真实数据-为什么边坡监测北斗比其他卫星更适合

 

来源:网络(北京天玑科技整理www.bdsrtk.com)全球卫星导航定位系统 (GNSS),目前泛指美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo及中国(北斗)BDS。目前建立的GNSS变形监控在线实时分析系统广泛应用于大坝、大型桥梁、高层建 (构) 筑物、滑坡和地区性地壳变形监测。如我国在青江隔河岩大坝建立的GPS自动化变形监测系统,由数据采集、数据传输、数据处理与分析3大部分组成。实践证明,采用一机多天线GPS系统,不仅可大大节省硬件设备费用的投入,而且能够有效地应用于滑坡和大坝等局部变形监测。

 

 

为此研究建立技术先进而又实用的GNSS变形监控在线实时分析系统是一个重要的发展趋势。然而,由于美国的GPS政策,出于保护美国信息安全的需要,美国军方对GPS发布的民用信号所进行的不定期短暂干扰而经常出现RTK失锁现象,大大降低了测量精度,并导致可能会出现在某个关键时刻 (如台风、地震、船撞等) 监测不到数据的现象。而GLONASS系统采用频分多址的方式调制卫星信号,不同卫星的频率不同,这给模糊度的固定造成了一定困难。

 

基于上述GPS和GLONASS系统的缺陷,有文献利用GPS/GLONASS组合定位验证了上述方法在变形监测中的有效性。本文在分析监测系统各种误差的基础上,出于对项目和对数据的保密性,以某露天煤矿排土场边坡GNSS变形监测项目为例,在设计变形监测系统的基础上,利用监测系统专用软件,对监测数据采用不同卫星监测系统数据进行组合定位,分析和对比解算数据,探讨北斗卫星导航系统 (BDS) 的应用效果并提出合理的建议。

 

 

一、北斗监测系统工作原理

 

1、 北斗卫星导航系统定位原理


BDS是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。目前的卫星定位系统在进行定位测量时,不论是测码伪距绝对定位还是测相伪距绝对定位,由于卫星星历误差、接收机钟与卫星钟同步差、大气折射误差等各种误差的影响,导致定位精度较低。

 

相对定位是用两台GPS接收机,分别安置在基线的两端,同步观测相同的GPS卫星,通过两测站同步采集GPS数据,经过数据处理以确定基线两端点的相对位置或基线向量, 故相对定位有时也称为基线测量。这种方法可以推广到多台GPS接收机安置在若干条基线的端点,通过同步观测相同的GPS卫星,以确定多条基线向量。相对定位中,需要在多个测站中至少以一个测站的坐标值作为基准,利用观测出的基线向量,去求解出其他各站点的坐标值。

 

 

2、变形监测点的数据处理


目前变形监测的基线向量解算模式可分为独立解算模式和相关解算模式。


独立解算模式


独立解算模式对基线进行逐条解算,每次解算仅包含一条基线向量结果。换言之,一次仅提取基准点和一个测点的同步观测数据,并通过站星际双差模型求解它们之间形成的基线向量。当某时段进行了多个测点同步观测,而需要求解多条基准-测点基线向量时,则需要将基准点与各个测点分别形成双差模型,独立解算各基线向量。然而,解算的结果无法反映同步观测基线向量间的统计相关性。另外,单个基线向量独立求解,无法利用待定参数的关联性与观测数据的共享性。其优点是:平差数学模型简单、估计参数较少、数据处理响应速度快。因此,在工程实践中,普遍采用独立解算模式,绝大多数商业软件也采用该模式进行基线解算。

 

相关解算模式


相关解算模式对独立基线进行逐时段解算,每解算包含n条基线向量的结果。换言之,一次提取基准点和n个测点的同步观测数据、解算过程中,求解出n条相互函数独立的基线向量。且可反映同步基线向量之间的统计相关性。但是,相关解算模式的平差数学模型及解算过程交复杂,数据处理响应速度较慢。因此,仅在高精度应用中采用相关解算模式,绝大多数科学软件也采用该模式进行基线解算。

 

 

二、边坡监测系统的监测体系设计

 

根据某露天采矿场和排土场边坡稳定性现状及未来采矿工程发展需要,在矿山南部采区和西部采区重点部位,建立边坡自动监测与预警系统,对边坡变形动态进行监测。系统包括参考站1个、连续监测站18个、系统制软件1套。边坡监测系统由传感器系统单元、数据通信单元、数据处理与控制单元、避雷系统、预警系统等各个分部组成。


 

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