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单历元似单差GPS模型在滑坡监测中的应用及滑坡变形分析

张宝利  
【摘要】:GPS载波相位相对定位所具有的高精度,使它逐渐成为滑坡监测中极其重要的监测手段。随着GPS硬件和软件技术的成熟,实时自动化的滑坡监测系统将是今后的发展趋势,这种系统能够实现数据采集自动化、内外业处理一体化。 根据高精度GPS滑坡监测的特点建立的单历元直接解算监测点滑坡变形信息的似单差模型,避免了周跳的探测与修复这一棘手问题;双差模糊度的解算变得更为容易;避免了网平差这一环节,有利于提高数据处理的响应速度;同时,该模型可适用于静态监测和动态监测两种监测模式。当在对卫星信号遮挡较严重的环境下进行滑坡监测时,只要两测站的同步观测卫星数不少于两颗,就可以利用该模型解算出监测点的变形信息。由于只用到L1载波相位观测值及其伪距,因此该模型可适用于单频接收机,从而达到了降低监测成本的目的,不但能普及和推广GPS技术在变形监测中的应用,而且具有巨大的经济效益和社会效益。本文系统地分析了似单差模型的解算过程,探讨了单历元似单差方法用于滑坡监测的可行性,研究了影响似单差法解算精度的两类误差—数据误差和模型误差—产生的原因及采取的相应措施,并给出了部分误差的影响规律。 基准点稳定性问题是周期性观测的滑坡监测网的另一个问题。为建立稳定的变形分析基准,应根据监测网中有无稳定的基准点来选择相应的平差方法,如经典平差、自由网平差和拟稳平差,与此相应的变形分析基准分别为固定基准、重心基准和拟稳基准。对于局部范围的滑坡监测,一般采用固定基准。为保证所选的基准点是稳定的,除了布点时要考虑地质条件因素外,数据处理过程中,也要进行稳定性检验。本文研究了GPS滑坡监测网的基准稳定性问题,探讨了基准点稳定性检验的几种方法,并给出部分检验实例。 在GPS滑坡监测网的数据采集过程中,由于受到周跳、整周模糊度解算误差及多路径效应等的影响,致使基线向量中可能含有粗差。如果不对粗差进行处理,将对GPS网的平差成果产生破坏性影响,使得变形分析结果失真,从而导致做出错误的决策。为了克服观测粗差对参数估值及变形量的影响,本文根据抗差估计基本原理,探讨了基于标准化残差的相关观测抗差估计模型,并对其抗差函数的特点进行了分析。 最后,讨论了GPS滑坡监测网基准点位移和观测粗差联合影响的抗差估计。通过对模拟GPS滑坡监测网数据的处理,证明该方法能较好地消除基准点位移和观测值粗差对变形分析结果的影响。


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