单历元GPS变形监测数据处理与软件研制

【摘要】： 变形监测是为了监视地表、工程建筑物及设施等点位移动状况而进行的长期、重复的测量工作，其关键在于捕捉变形敏感部位和各观测周期间的变形观测点的变形信息。GPS技术不仅可以满足变形监测工作的精度要求，而且有助于监测工作的自动化与实时化。目前，GPS技术已经广泛应用于各类变形监测中，如城市地面沉降变形监测、大坝变形监测、桥梁变形监测、滑坡监测、高层建筑物变形监测、矿区变形监测等。 由于变形监测的观测精度要求高，数据信息量大，数据处理分析复杂。因此，开发配合GPS监测技术的相应数据处理软件，并将其纳入到变形监测体系中就显得尤为重要。由上所述，研究GPS变形监测的数据处理方法，并且研制相应的数据处理软件对变形监测工作有着重要的意义。 由于GPS载波相位相对定位的高精度，使它成为变形监测中极其重要的监测手段。本文着重研究GPS监测信息单历元解算的数据处理模型及相应的算法、监测点变形量的分析和预测等，研究了单历元条件下的固定模糊度和提取变形量的方法，得到观测点三维变形向量，并对其进行分析，探讨了单历元方法用于变形监测的可行性。 在以上研究的基础上，根据数学模型进行系统开发，采用VC++.NET作为开发工具，以文本和图形形式作为成果输出格式，研制了使用方便、界面友好的GPS变形监测数据处理软件系统。该系统首先读取RINEX格式的观测值O文件、广播星历N文件或精密星历SP3文件；然后利用载波相位观测值、首期基线解和卫星坐标进行双差整周未知数的约束解，以获得可靠的双差整周未知数；最后利用文章中研究的单历元方法进行三维变形量的提取。 该系统由数据获取模块、卫星坐标计算模块、误差改正模块、单历元解算变形信息模块、结果输出模块、坐标系统转换模块和帮助七大模块组成。系统基本采用数据的后处理方式，为用户提供变形分析成果和图形；能利用单历元解算的结果进行变形分析，满足变形监测的需要，起到推广GPS应用的目的。