[發明專利]面向城市差異性沉降監測的北斗數據填充與變形預測方法

有效

• 申請號: 202110438666.5
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113138978B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 劉翰林;周恩華;張超東;任偉新;杜博文
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06F16/215;G06F16/29;G06N3/0442;G06N3/048;G06N3/084
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

本發明提供一種面向城市差異性沉降監測的北斗數據填充與變形預測方法，包括以下步驟：S1：對基于北斗的沉降監測數據進行高精度解算，得到北斗監測解算結果；S2：對北斗監測解算結果中的缺失數據進行最優數據預測，得到預測結果；S3：根據預測結果填充缺失數據，得到連續的北斗監測解算結果；S4：將連續的北斗監測解算結果分段，并對各段數據進行擬合，得到沉降監測曲線，完成北斗數據的填充與變形預測。本發明提供一種面向城市差異性沉降監測的北斗數據填充與變形預測方法，解決了北斗監測數據不完整的問題。

技術領域

本發明涉及北斗監測數據處理的技術領域，更具體的，涉及一種面向城市差異性沉降監測的北斗數據填充與變形預測方法。

背景技術

在城市地面沉降監測應用中，監測不斷受到外界環境的影響。例如：施工場地臨近，交通運輸荷載，新建構筑物穿越既有構筑物，沿線居民在監測站附近堆放雜物等等，這些因素的作用會改變地面基礎的受力狀態及承載能力，不可避免的會引起監測站的附加沉降，影響變形監測精度。另外，由于城市地面沉降區域易跨越不同的地質地貌單元和不同的氣候帶，難免會經過軟土地區、地下采空區等不良地質區域，即使城市建設中進行了樁基礎、樁板結構等形式的地基加固處理，但在后期的長期監測中仍有可能會產生沉降變形。近些年來，我國長三角地區、華北平原和汾渭盆地等地區由于地下水的過渡開采，地下水位不斷降低，引起大面積的地表沉降，其區域內的構筑物也跟隨產生了較大程度的沉降變形。基礎沉降必然會連構筑物也產生變形，改變城市內建筑物、構筑物的初始幾何形位，形成結構變形，降低結構的使用壽命。

北斗衛星定位技術為我國完全自主知識產權的全球定位系統，具有較高的穩定性與安全性。尤其是面向高速鐵路此類的重大工程的沉降監測可保持可靠的長期性，但由于信號干擾、通信缺失、數據質量、外部荷載、施工等各種因素擾動下，北斗監測數據不可避免的產生數據丟失現象，導致數據不完整。同時，同期振動、軌道不平順等數據需要監測數據作為進一步的數據支撐，導致了數據填充的必要性。如何科學的填充數據與預測變形，對于城市基礎設施安全運營有著現實的必要性。

現有技術中，如2019-07-23公開的專利，一種基于SAR數據與GNSS數據的基礎設施沉降監測方法及系統，公開號為CN110044327A，采用InSAR技術與北斗GNSS技術相結合，可以獲得整個覆蓋范圍內與成像時期相應的沉降位移數據，其監測精度可以達到毫米級，可以滿足對蠕動災體監測的精度要求，但無法填充數據。

發明內容

本發明為克服北斗監測數據不完整的技術缺陷，提供一種面向城市差異性沉降監測的北斗數據填充與變形預測方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種面向城市差異性沉降監測的北斗數據填充與變形預測方法，包括以下步驟：

S1：對基于北斗的沉降監測數據進行高精度解算，得到北斗監測解算結果；

S2：對北斗監測解算結果中的缺失數據進行最優數據預測，得到預測結果；

S3：根據預測結果填充缺失數據，得到連續的北斗監測解算結果；

S4：將連續的北斗監測解算結果分段，并對各段數據進行擬合，得到沉降監測曲線，完成北斗數據的填充與變形預測。

優選的，北斗監測解算結果包括短基線南北向的毫米級相對位移、短基線東西向的毫米級相對位移和短基線垂直向的毫米級相對位移。

優選的，在步驟S2中，通過以下步驟得到預測結果：

S2.1：采用位于缺失數據之前的數據對缺失數據進行最優數據預測，得到第一最優預測數據；

S2.2：將位于缺失數據之后的數據倒序排列；

S2.3：利用倒序排列后的數據對缺失數據進行最優數據預測，得到第二最優預測數據；