GNSS露天矿监测中观测距离、时间与精度的建模分析

GNSS在线监测具有全天候监测的技术优势,已被广泛应用于露天矿边坡监测。其观测精度受观测时长及监测站至基准站距离的制约,建立观测时长、监测站至基准站距离与观测精度的回归模型能有效确定合理观测时长。本文以鞍钢露天矿GNSS在线监测数据为数据源,分析了不同观测距离、时长对精度的影响规律,利用多元非线性回归方法建立了精度与距离、时长的三因素回归模型。其中,精度拟合模型在N、E、U方向的三因素相关性分别为0.97、0.96、0.97,检验模型精度分别为0.33 mm、0.30 mm、0.17 mm;时间拟合模型在N、E、U方向的三因素相关性分别为0.96、0.93、0.93,检验模型精度分别为0.14 h、0.06 h、0.08 h。研究结果表明,该方法能以精度和距离为约束条件,为基于GNSS露天矿边坡在线监测预警观测时长的确定提供依据。     

基于距离收敛的深基坑边坡水平位移监测

针对自由设站方案，建立了通过观测监测点与基准点的水平距离，利用距离收敛值监测基坑边坡水平位移量的方法，特别给出了采用全站仪对边测量深层水平位移的方法。借助等影响原则和基准点已有信息，分析了基坑位移监测方法和距离收敛测量原理及精度，实现了位移监测点的差分计算与数据处理，讨论了两种距离收敛法监测水平位移的精度，并将其用于实际观测。分析结果与工程实测数据均表明该监测方法观测精度满足规范要求，且量测效率高，具有良好的应用价值。     

地面三维激光扫描在不稳定边坡监测中的应用研究

不稳定边坡的监测通常是布设大量棱镜点,采用全站仪(自动测量机器人)长期观测,布设大量GPS静态观测点24 h全天候观测,采用干涉测量技术的合成孔径雷达InSAR的空间对地观测技术等,同时在不稳定边坡安装大量裂缝计获取辅助信息,最终得到相应变形情况.本文结合拉金神谷不稳定边坡的实际监测项目,探究了地基三维激光扫描在不稳定边坡监测中的可行性,技术方法是通过与每天全站仪的测量结果做对比来确认此种方式的精度和可靠性,相比全站仪测量棱镜点来获取局部位置的变形信息,地面三维激光扫描的单点测量精度比全站仪略低,但是可以获取到不稳定边坡整个面的信息,可以构建完整的三维模型、生成等高线等,通过采用剖面法结合DEM对比分析法,预判不稳定边坡表面变形情况,最终取得良好的效果.     

徕卡TM30测量机器人三维测量在基坑边坡监测中的应用

介绍利用徕卡TM30测量机器人自由设站三维测量进行建筑物基坑边坡监测的方法,以代替传统测量方法进行建筑物基坑边坡监测,并通过精度预计和观测试验探讨该方法的技术可行性.     

联合InSAR与坡向约束的露天矿边坡三维形变监测

针对目前多轨道InSAR融合方法监测的南北向形变误差大,难以科学地识别露天矿边坡滑坡隐患的问题,本文提出了联合InSAR与坡向约束的露天矿边坡三维形变监测方法。首先,将露天矿边坡水平位移主要沿着坡向的先验信息作为约束条件。然后,根据SAR卫星形变投影关系,建立了附加约束条件的露天矿三维形变观测模型,并据此求解三维形变。最后,选用辽宁省阜新市新邱矿区作为研究区域,实现了仅基于升降轨InSAR数据的露天矿边坡三维形变监测。结果表明：本文方法解算的三维形变精度约为1.2 cm,仅占最大形变值的5.6%。本文方法有助于改善目前InSAR露天矿山三维形变监测精度不高的情况,提升露天矿山边坡滑坡隐患识别能力。     

测量机器人自动极坐标二次基准差分改正方法

针对测量机器人在矿山边坡变形监测中受大气折射光、温度、湿度等因素的影响,监测数据精度低的问题,该文提出一种自动极坐标二次基准差分改正方法,并建立差分模型,采用面向对象程序设计语言实现了该模型并研发了原型系统,应用在某矿山边坡安全监测中。通过原型系统控制测量机器人,对矿山边坡进行实时、动态的远程在线变形监测,结合矿山基准网,自动改正监测点的距离、高差、方位角,消除气象因素和仪器误差对测量结果的影响,精确地获取边坡监测点三维坐标值,快速掌握变形体空间变化特征。结果表明,监测点的斜距和高差改正结果与已知值差值的绝对值都小于1 mm;水平方向上的差分改正结果与已知值差值的绝对值小于0.5″,较之于未使用二次基准差分改正所处理的计算结果,既提升了测量精度,也降低了观测难度。     

基于高边坡垂直特征线下双目标三角高程精度解析

从边坡沉降监测实际数据,可以看出若采用基于高边坡垂直特征线下双目标三角高程观测,在选择了有利的观测条件,并进行差分计算后,可以有效地消除或减弱大气折光带来的误差,相对没有进行动态改正的单向观测(按0.14的经验折光系数进行修正)结果,精度提高比较明显。本方法所需设备条件简单,具有测量方便、精度高和安全实用特点。     

GB-SAR构建永久散射体网改正气象扰动方法

气象扰动对地基合成孔径雷达干涉测量技术的测量精度影响较大,选取合适的气象改正方法关系到测量结果的精度和可靠性。分析了常用的地基合成孔径雷达气象改正模型及方法,提出了一种利用永久散射体(permanent scatterers,PS)气象改正网的全场景气象改正方法,并将该技术应用到施工期的高危边坡监测实验中。结果表明,该方法可有效削弱气象影响,提高测量精度,准确探测出高危边坡中的不稳定区域。通过与传统选点气象改正的改正结果和测量机器人测量结果的比较分析,证明该方法可有效应用于高危边坡变形监测中,在复杂环境下气象影响可控制在亚mm级。     

地质灾害变形监测系统开发及应用

地质灾害监测环境非常复杂,特别是在恶劣天气下,传统周期性变形监测的方法不能够实时获取地质灾害所处的状态。根据传统变形监测工作流程及相应的质量技术要求,结合变形监测规范的要求和实际生产习惯,研制了基于测量机器人集机载控制网观测、变形监测自动数据采集、数据处理、精度统计、手薄报表输出、数据平差、分析预测预报于一体的变形监测数据处理系统DMPS,并应用湖北省黄冈市白莲河抽水蓄能电站的边坡监测。     

建筑GPS变形监测中小波分析的应用

在建筑的变形监测中,GPS观测数据中的噪声会对结果造成影响,可以利用小波变换的方法来去除噪声,提高结果精度。本文结合实例,分析了小波分析在建筑GPS变形监测中的应用,提出了一种评价小波去噪效果的新指标,表明利用小波去除噪声可以有效地提高GPS变形监测的精度。     

顾及设计矩阵误差的AR模型新解法

在自回归模型求解中,设计矩阵和观测值均存在误差,传统的最小二乘法不能很好地解决这一问题。本文提出了一种顾及设计矩阵误差的AR模型新解法,通过引入虚拟观测值,使观测向量与设计矩阵不仅同源而且带误差的元素个数相同,然后通过对观测方程进行等价变换巧妙实现了在最小二乘框架下求解自回归问题。利用模拟数据及实测数据分别对新算法进行了内符合精度检验,并利用实测数据对新算法进行外符合精度检验,结果表明新算法得到的结果显著优于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)解法及传统最小二乘解法,验证了算法的精度和有效性。     

一种顾及GEO卫星多路径效应影响的BDS长距离相对定位方法

提出了一种北斗卫星导航系统BDS长距离相对定位方法。在该方法的观测量随机模型中,考虑了BDS的GEO卫星伪距观测量中的系统性多路径变化趋势项的影响;并采用基于非组合观测值的DSOP(Double Station Observation Processing)方法进行数据解算。分别对BDS单系统和BDS/GPS组合相对定位解算结果进行了分析,实验结果都表明采用该方法能够显著提高定位结果的收敛速度。     

处理有色观测噪声的粒子滤波算法

针对经典Kalman滤波无法直接处理有色噪声的问题,采用多项式长除法将有色观测噪声模型展开成无穷级数,截断取其有限项获得有色噪声的先验信息;然后利用粒子滤波能够处理非高斯噪声的特点对有色观测噪声进行处理。通过一个GPS定位算例,将此新方法与观测扩增方法进行了分析和比较。结果证明,利用该方法能有效地控制有色观测噪声的影响。     

四种常用坐标测量方法的精度对比

由于高精度全站仪的普及和使用，极坐标法、角度前方交会法、边长前方交会法、边角前方交会法在平面控制点加密或测点坐标测量中得到广泛采用。推导4种测量方法点位中误差的计算方法，针对工业测量中短基线和工程测量中较长基线的情况，结合确定性的观测仪器和观测条件，计算点位中误差的大小，对比分析不同测量方法的精度、特点和应用条件，计算、分析的结果和结论对实际测量方法的选择和测量工作的开展具有较好的参考价值。     

总体最小二乘法在坐标转换中的应用

在测量数据处理中,最为经典的处理方法是最小二乘法,认为误差只是包含在观测向量当中,系数矩阵中不包含误差。实际上由于模型等因素,系数矩阵中经常存在着误差。为了平差的严密性和精确性,采用一种可以同时顾及观测向量误差和系数矩阵误差的总体最小二乘方法,应用于测量数据处理和坐标转换中,得到更符合实际的平差处理,获得更准确的坐标转换参数。     

结合影响分析的抗隐差型Bayes粗差探测方法

通过分析隐差现象产生的原因,将基于观测误差的后验概率法与基于Kullback-Leiber距离的影响分析相结合,并利用逐个搜索法的思想,给出了一种粗差探测的抗隐差型Bayes方法。实验结果表明,采用该方法进行粗差探测切实可行,不但有效地发现了被掩盖的粗差,而且运算简单,效率较高。     

GPS多频相位组合观测值的定位精度分析

在单一组合进行高精度定位中，为提高其定位精度，提出了一种获得新的线性组合的方法，并对该组合进行了实例求解与验证。结果表明，该方法绕开了对电离层误差的多频改正，算法简单，精度较优，可应用到不同精度要求下的中长距离快速定位中。     

UUVs集群协同定位的分散式增广信息滤波方法

无人水下航行器集群协同作业能够扩展单体UUV的感知范围,实现单体UUV无法或难以完成的复杂任务。由于水下环境的复杂性及UUV各传感器存在观测限制、时延等问题,传统分散式Kalman滤波方法所需要的庞大实时通信在实际中难以实现,使得当前UUVs集群协同定位为不严密的解算。本文提出一种以增广信息滤波为核心的UUVs集群协同定位分散式滤波方法,在顾及算法严密性的基础上实现了UUVs分散式协同定位。每个UUV平台根据本地的传感器数据建立自己的状态链,同时广播自己的观测信息,各个平台协同完成信息矩阵的Cholesky修正。基于严密的数理理论证明了所提出的UUVs协同定位的分散式滤波与集中式滤波的一致性,并与传统方法进行对比分析。理论仿真分析表明,较之传统方法单体UUV的观测更新或两个UUV之间的相互观测都会导致UUVs集群全体状态更新,本文方法使得观测更新仅与观测直接涉及的UUV相关,有效地降低了通信载荷,实现观测信息的即插即用,扩展性良好。     

基于丹麦法计算权因子的GPS高程拟合方法研究

针对GPS高程拟合这一问题,介绍了等值线法、解析拟合法等传统GPS高程拟合方法,并选用丹麦法计算权因子,构造等价权矩阵,结合总体最小二乘法抵抗粗差点对GPS高程拟合结果的影响。结果表明:等值线法与其它两种方法对不含粗差的等精度观测数据拟合的效果相当;基于丹麦法计算权因子的抗差总体最小二乘法对不等精度观测数据的偶然误差处理效果更佳,且通过权因子可以有效处理粗差点对高程拟合的影响,拟合效果更佳。      

BD卫星星间链路定轨结果及分析

我国新一代北斗导航系统试验卫星搭载了高精度星间链路载荷并已经得到了实测数据。本文给出了星间链路数据预处理方法,并介绍了星间链路数据独立定轨和星间Ka测量与L波段数据联合定轨的方法和初步结果。利用3颗试验卫星和1个地面Ka站在轨试验,结果表明:独立采用星间链路定轨,其结果 R方向误差小于0.5m;星间链路数据与L波段数据联合定轨,其对L波段定轨结果有显著改善,轨道R方向误差小于0.3m;星间测量设备时延标校精度优于0.1m。