[發明專利]一種基于GNSS的地表變形連續監測方法

有效

• 申請號: 201711226742.6
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108007421B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 吳嘯龍;龔云;武繼峰
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32;G01S19/14
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發明公開了一種基于GNSS的地表變形連續監測方法，包括以下步驟：步驟一、建立GNSS觀測站；步驟二、獲取觀測基線的長度變形量；步驟三、計算觀測基線的應變分量；步驟四、計算觀測基線的應變分量的平均值；步驟五、計算待監測區域的應變參數；步驟六、計算觀測基線的剪切斜應變參數；步驟七、重復步驟二至步驟六，對待監測區域進行連續監測。本發明結構簡單、設計合理，通過檢測GNSS觀測站的位移量，得到觀測基線的長度變形量，由觀測基線的長度變形量計算待監測區域的應變參數和每一條觀測基線的剪切斜應變參數，對被監測區域的應力積累變化提供有效參考，使用操作方便，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。

技術領域

本發明屬于變形監測技術領域，具體涉及一種基于GNSS的地表變形連續監測方法。

背景技術

變形是自然界一種普遍存在的自然現象，它既存在于自然地球結構中，也存在于一切人類工程建設的構筑物中。它是指客體在多種因素、荷載的共同作用下，形狀、大小及位置在時間和空間域中的變化過程。由于變形存在的普遍性，它在一定的范圍內是被允許的，但是如果超出了允許限制，則可能會引發變形的次生災害，如滑坡、崩塌、沉陷、潰壩、橋梁與其他建筑物的倒塌。

GNSS指的是全球衛星導航系統，屬于集成多國導航衛星星座的定位導航技術，包括美國的GPS，中國的北斗系統，俄羅斯的GLONAS和歐洲的伽利略系統。利用GNSS連續觀測的變形監測指的是，通過GNSS獲取同一點在不同時刻的相對位移信息，從而分析、并實時掌握變形體的變形規律，為減災、防災提供參考依據。GNSS技術應用于短距離的變形監測的精度可以達到亞豪米級，完全能夠滿足重大工程建筑物及滑坡、崩塌、地殼形變等高精度變形監測的精度需求。因此，建立GNSS變形監測的在線實時監測分析系統，實現實地評價變形和預測變形趨勢的監測功能，是相關工程研究、應用領域的一個重要的發展趨勢。

對于GNSS觀測站得到的這些原始觀測數據的處理方法主要有靜態數據處理法、單歷元解算法、動態卡爾曼濾波法、譜分析法、小波變換法、神經網絡法等。目前存在的問題是，無論采用哪種數據處理方法，所得到的處理結果均為觀測點位置坐標的時間序列。所得的時間序列圖像雖然能夠很好的反映監測對象的實時變形過程，但是對于其變形程度的分析也僅僅局限于時間序列曲線的連續性、穩定性、周期性等幾方面的單一評估。然而地表的觀測位移量并不能夠代表觀測期間監測體變形過程中正在積累的應變或者應力。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于GNSS的地表變形連續監測方法，其結構簡單、設計合理，通過檢測GNSS觀測站的位移量，得到觀測基線的長度變形量，由觀測基線的長度變形量計算待監測區域的應變參數和每一條觀測基線的剪切斜應變參數，對被監測區域的應力積累變化提供有效參考，使用操作方便，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于GNSS的地表變形連續監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、建立GNSS觀測站：在待監測區域的地表表面建立n個GNSS觀測站，n為大于3的整數，任意三個GNSS觀測站不共線，任意兩個GNSS觀測站的連線為觀測基線，觀測基線的條數共i條，

步驟二、獲取觀測基線的長度變形量：n個GNSS觀測站分別實時獲取其所在位置處的位移量，并將獲取到的n個GNSS觀測站所在位置處的位移量分別實時傳輸給計算機，計算機根據接收到的n個GNSS觀測站所在位置處的位移量計算得到i條觀測基線的長度變形量，并將i條觀測基線的長度變形量存儲在觀測基線長度變形量庫e中，e＝{e₁,e₂,...,e_j,...,e_i}，其中，e_j表示第j條觀測基線的長度變形量，j＝1、2、...、i；