[發明專利]融合GNSS和地面監測網獲取大壩實時高精度位移的方法

有效

• 申請號: 201711047791.3
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107831516B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 蘇懷智;楊立夫;楊孟;韓彰;李星;方正
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

本發明公開了一種融合GNSS和地面監測網獲取大壩實時高精度位移的方法，包括以下步驟，S1：建立地面監測網和衛星監測網；S2：將變形數據庫和位移衛星數據庫轉化為相對于同一參考系下同一初始狀態的位移；S3：對數據采集間隔時間較長的大壩表面的變形數據庫進行插值，得到與大壩位移衛星數據庫同步的位移數據庫；S4：插值擴充后的位移數據庫經降噪處理后，結合自適應加權平均法與小波降噪處理后的衛星數據庫進行數據融合；S5：計算、比較并記錄數據精度，根據數據精度優選小波基，得到S4中對應的融合位移序列。本發明結合自適應加權平均法對兩組降噪后的數據庫進行融合計算，融合后得到的數據庫序列具有實時、光滑、連續、高精度、可靠的特點。

技術領域

本發明涉及融合GNSS和地面監測網獲取大壩實時高精度位移的方法，屬于大壩安全監測領域。

背景技術

現有大壩表面變形地面監測網常用視準線法、引張線法、激光準直法和垂線法等方式觀測，其人工讀數儀器和相應的自動化儀器在對壩體位移進行監控時，具備測量精度高的特點，在水平向與垂直向精度均至少達到0.1mm。但是一方面該類監測儀器失效率較高，另一方面監測頻率低，人工測量頻率為一個月一次左右，自動化監測頻率雖不受限制，但由于其相對標準偏差較大、其失效率限制了其測量間隔時間不宜過短，所以現有地面監測網不具備對大壩位移情況進行可靠、實時監控的特點，而數據采集間隔較長，可能漏測一些重要數據。

近年來全球導航衛星系統(GNSS，Global Navigation Satellite System)發展迅速，因其具有失效率較低、數據采集間隔時間較短的優勢(衛星監測頻率至少可達到2h/次)，基于全球定位系統(GPS，Global Positioning System)的大壩位移控制網相繼應用于西龍池水庫、小灣電站等水庫大壩，基于衛星監測網對大壩位移進行實時監控。基于GPS對大壩位移進行監測雖有實時、自動化、準確性高等特點，但由于美國政府的GPS政策，使得未經美國政府授權的一般測量用戶在接收GPS信號時其測量精度或多或少會受到影響；我國1994年啟動北斗衛星導航試驗系統(BDS，BeiDou Navigation Satellite System)建設，北斗衛星系統發展成熟時其靜態測量精度可以達到大壩位移監控的要求。但是值得關注的是，不管是BDS或是GPS，其靜態定位在水平測量上精度至多1mm、垂直測量上精度至多2mm，可以看出其精度遠不及現有的大壩表面變形地面監測網。

為了實現對大壩變形情況的實時監測，掌握大壩在上游水壓力、溫度、時效等作用下的實時位移，且及早、準確發現大壩位移的異常現象，需要對大壩位移進行采集頻率優于1天/次的監測。對于現有大壩表面變形地面監測網而言，目前尚未公開將基于GNSS的定位數據庫與大壩表面變形地面監測網數據庫相融合的研究成果，而融合后的數據庫可將兩類監測方法獲取的信息所具備的優勢進行互補，達到數據點分布密集、測量精度較高的特點，因此迫切需要一種方法將兩類優勢互補的監測方法進行有效融合。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種融合GNSS和地面監測網獲取大壩實時高精度位移的方法，通過將測量結果轉化到同一坐標系下，對采集間隔較長的大壩表面變形地面監測網數據庫進行插值而得到與衛星監測信息同步的數據庫，再分別對兩組采集頻率相同的數據庫進行降噪處理，對降噪后的數據庫進行整理與融合計算，實現大壩位移值實時、光滑、連續、高精度、可靠的特點。

技術方案：為實現上述目的，本發明的融合GNSS和地面監測網獲取大壩實時高精度位移的方法，針對大壩在橫河向、順河向、豎直向的不同精度等級、不同監測頻率、不同失效率的兩組測量數據庫，即大壩表面變形地面監測網獲取的數據庫(大壩表面變形數據庫)和基于GNSS的大壩位移衛星監測網獲取的數據庫(大壩位移衛星數據庫)，實現兩類監測方法對大壩三向位移上的數據融合，包括以下步驟：

S1：建立大壩表面變形地面監測網，以及建立基于GNSS的大壩位移衛星監測網；