GPS变形监测信息单历元解算的抗差估计方法研究

根据高精度GPS变形监测的特点,介绍了单历元解算监测点变形量的似单差数学模型及其算法．该算法不涉及周跳的探测与修复、双差整周未知数的解算等棘手问题,适用于同步观测卫星数不少于2颗的情况．为提高单历元解算变形信息的可靠性,在分析算法的基础上,构造了实现对卫星进行自动选择的抗差估计模型．3个不同测区的试验数据计算结果表明,本文建立的似单差模型是正确的,采用抗差估计方法来选择卫星也是可行的．     

GPS变形监测信息高精度快速解算方法研究

根据高精度GPS变形监测的特点，以监测网的首期观测成果为基础，利用监测时段的载波相位为基本观测量，建立了单历元解算监测点变形信息的似单差模型。该模型避免了周跳的探测与修复，可适用于动态和静态2种监测模式，并可适用于同步观测卫星较少(如2颗)的情况．最后利用试验数据对该模型的正确性进行了检验。     

结构变形监测的单频GPS动态三差法

分析了单历元和似单差两种GPS监测方法的不足,提出了适于工程结构快速、大变形监测的单频GPS动态三差法.该方法利用两个连续跟踪历元形成的三差相位值建模,直接提取动态变形,所建模型无整周模糊度,伪距单点定位和单频载波相对定位即可分别满足其对基准点和基线向量的初值精度要求,适用于动态变形量大于半个波长的量测实践.将单频动态三差法应用于南京长江三桥结构振动监测数据处理,计算结果表明,所提方法与双频单历元法解算的高程变形在5 mm均方误差意义下一致,且基于该方法得到的动态变形序列准确地提取了三桥主梁一阶竖弯处的固有频率0.25 Hz及其响应信号,验证了模型与方法的正确性.     

剔除变形监测粗差数据的新方法——数据跳跃法

当观测值中有多个粗差时拉依达法则一次只能剔除一个粗差,并且多个粗差之间互差不满足一定条件时拉依达法则失效.针对此问题在拉依达法则基础上提出了一种剔除变形监测粗差数据的新方法数据跳跃法.数据跳跃法克服了拉依达法则的部分局限性,可将含有粗差的变形监测值批量剔除,为一次剔除多个粗差提供了解决方法.采用该方法对实际监测数据进行了处理,取得了较好的效果.数据跳跃法为利用程序进行粗差判定与剔除提供了理论依据和算法.     

卡尔曼滤波模型粗差的探测及其在施工变形测量中的应用

在施工变形监测中，由于监测点的多余观测值较少，因此很难发现观测值中存在的粗差。用卡尔曼滤波方法进行数据处理时，观测值中的粗差将在预测残差向量中得到反映。通过分析卡尔曼滤波模型误差与预测残差向量之间的关系，提出了对粗差进行探测的方法，并通过一个实例说明了该方法的有效性。     

基于GPS/GIS的公共安全监测系统的研究

GPS技术在公共安全监测领域中的应用正向高精度、实时化和自动化的方向发展.GPS公共安全监测不仅注重结果,还要分析产生变形的原因.要实现这一目标,就需要借助于GIS的空间分析功能,即需要建立一种基于GPS/GIS的公共安全监测系统.研究了GPS监测的似单差数学模型和算法流程,由于该模型只用到L1载波相位观测值及伪距,因此可适用于单频接收机,从而降低监测成本.同时,结合GPS公共安全监测的特点,提出了GPS/GIS公共安全监测系统的技术路线.     

基于似单差法的井筒沉降监测试验与结果分析

为监测地下煤炭开采对某矿工业广场内主、副井筒的影响,布设了由54个监测点和2个基准点组成的监测网。监测网的基准时段测量采用静态GPS相对定位技术和三等几何水准,以此作为沉降监测基础;监测时段外业观测方法与基准时段的相同,但沉降量采用以似单差法为理论的GQuickS软件进行解算,并与几何水准测得的沉降量进行比对分析,结果表明,采用似单差法进行沉降监测可达到三等水准监测的要求。     

一阶差分与小波分析的GPS观测数据粗差探测

赫章特大桥超高桥墩在施工过程中,采用GPS对桥墩在施工过程的变形进行了监测。受施工现场环境影响,GPS变形观测数据中存在多种粗差,含有粗差的观测量如果直接参与后续数据分析,将导致分析结果的不正确。本文基于一阶差分法与小波分析法,对赫章特大桥的GPS变形观测数据进行了粗差探测。结果表明,两种方法对粗差探测的结果不完全一致,都不能将粗差全部探测出来,且此两种方法都存在将部分正确值当成粗差观测值的现象。     

同时考虑处理系统误差和粗差剔除的控制网平差

本文讨论的控制网平差模型同时考虑控制网观测值中的偶然误差、系统误差及粗差。对常规的三种平差模式即基于偶然误差、基于偶然误差─—系统误差、基于偶然误差─—粗差所建立的平差模型有所突破和扩展。其基本思想是先用稳健估计剔除含有粗差的观测值，再对未被剔除的观测值进行系统误差处理，最后得到最小二乘最优解。     

地面GPS双频非差观测值仿真

本文在系统研究GPS观测模型和各项误差模型的基础上,建立了地面GPS双频非差观测模型,设计了一套较完整的计算仿真程序。误差模型包括钟差、电离层延迟、对流层延迟、相对论效应、地球固体潮等,反映了测量环境条件。根据具体要求可在观测值中添加粗差和周跳,为利用GPS观测值探讨定位方案设计、周跳和粗差探测等问题提供了验证平台。最后,本文利用BERNESE定位软件给出了电离层延迟和对流层延迟分别对单点定位精度影响的实例,实验证明仿真结果与实际情况符合较好。     

基于数字摄影技术的动态变形数据的卡尔曼滤波分析

为了进一步减弱非量测数码相机噪声对测量精度的影响,提高基于数字摄影技术的工程结构动态变形监测精度,采用标准卡尔曼滤波、方差补偿卡尔曼滤波、极大验后卡尔曼滤波和方差分量卡尔曼滤波分别处理了桥梁弹性大变形数据,研究卡尔曼滤波在处理动态变形数据噪声中的适应性,并进一步量化了方差分量卡尔曼滤波在数据处理中的优势。研究发现,方差分量卡尔曼滤波噪声处理较为稳定,且误差较小。该方法不仅适用于基于数字摄影技术的动态弹性小变形噪声处理,在处理基于数字摄影技术的桥梁动态弹性大变形噪声时,同样具有较好的效果。室内相似材料模型试验研究表明,经过方差分量卡尔曼滤波进行数据处理后,测量误差小于0.5 mm,能够满足变形监测的精度要求。     

相似物理模型变形的光纤光栅传感器检测分析

为了定量化研究相似物理模型实验岩层变形过程,在3m平面应力模型上,安装光纤光栅传感器5个,通过对埋设在相似物理模型中的光纤光栅传感器的采集数据分析,研究了物理模型在微小变形和宏观移动过程中的光纤光栅传感器灵敏度,并与对应位置的百分表数据进行对比。实验结果表明,物理模型岩层变形量小于4.985 mm时,光纤光栅传感器能够准确反映岩层的移动变形情况,两者呈线性变化;变形量大于4.985 mm时,光纤光栅传感器的灵敏度会大幅降低,但其仍然能反映岩层的移动变形状态,研究对岩层变形测试技术的发展有积极作用。     

卡尔曼滤波模型在危岩变形预测中的应用

危岩变形体的预测、预报是实施崩塌灾害防灾减灾的重要手段,着眼于卡尔曼滤波法的基本模型及其在变形监测数据处理中的特点,基于危岩变形体的状态向量,建立了危岩预测模型;通过三峡库区磨子岭危岩的监测数据进行了模型验证,算例计算结果表明:运用卡尔曼滤波法进行危岩位移预测,其平均误差值小于1 mm,预测效果有较好的可靠性.     

基于泰安恒基住宅区的变形观测及预测分析

当前我国城市化进程加快,城市人口不断增多,而城市土地资源有限,使得高层居民住宅建筑变成缓解城市居住压力的有效方法。同时为保障人民的居住及财产安全,对高层建筑物进行变形监测,以了解建筑物的安全性变得尤为重要。通过对恒基住宅楼现状的变形监测及预报分析,介绍了变形监测的设计思路和实施过程。主要采用N2水准仪进行观测,采集变形数据,然后用灰色模型进行沉降分析,得出监测结果及制定相应的预防措施,为类似工程变形监测提供参考。     

考虑基坑开挖空间效应的邻近建筑物沉降预测方法

通过工程监测数据统计,分析了基坑开挖引起的墙后土体变形特性,再结合建筑物变形响应研究提出了一种考虑空间效应的紧邻基坑建筑物沉降简化算法.重点研究了土体变形空间分布规律,发现可以采用高斯函数对墙后土体变形空间效应进行定量描述,结果表明,基坑短边处变形空间效应不明显,长边上拐角处变形明显小于中部变形.坑后土体可划分为3个区域,不同区域空间效应分布不同,而且建筑物短边刚度对土体变形空间分布影响不大.建筑物沉降简化算法以监测数据统计规律为基础,结合变形空间分布规律可以预测邻近基坑建筑物沉降,通过经验系数γ可将土层性质、周边施工情况等纳入考量,使建筑物沉降预测更为准确.算例分析表明,本文方法计算值与实测值有较好的一致性,可为预测、分析紧邻基坑施工的建筑物沉降提供参考.     

大石—汉溪区间隧道结构变形监测

匝道桩基穿越既有地铁工程结构附近土层,近距离施工不可避免地对地铁结构产生不利影响。为了解匝道基础工程施工阶段地铁结构及周边地层变化动态,给同类其他工程提供设计和施工依据。对大石—汉溪区间隧道进行了稳定性变形监测。主要阐述该隧道地面沉降、隧道周围土层水平位移和隧道结构及附近土层变形测试方法,变形随时间变化的量测数据及分析。结果表明:桩基钻挖成孔和灌注混凝土时,地面沉降和土层水平位移均不稳定,而隧道结构变形相对稳定;各变形值没有超过报警值,说明该工程采用的施工及监测方法是可行的,对其他同类工程具有借鉴意义。