GNSS与加速度计融合超高建筑动态监测数据分析

针对影响全球导航卫星系统(GNSS)变形监测精度的多路径误差，该文建立基于经验模态分解(EMD)算法的系统趋势分离模型，修正GNSS变形序列。构建多速率卡尔曼滤波Rauch-Tung-Striebel(RTS)平滑模型，融合超高层建筑的GNSS和加速度计监测数据，充分发挥两种传感器各自的优势。针对超高层建筑首次应用能量差值法确定变分模态分解的分量数，进而对分量进行频谱分析以提取超高层建筑的主模态振动频率。模拟数据表明，该文算法能够提高分析精度，融合位移的均方根为4.3 mm,相关系数为0.95,信噪比为12.66 dB。通过长春海容广场大厦采集的监测数据进一步验证得出，与单一传感器相比，该文算法能够提高位移数据的采样率，增加数据的完备性，削弱GNSS高频噪声的影响，提取到超高层建筑前两个主模态振动频率为0.19、0.28 Hz。     

基于PPP-AR的组合高低频GNSS高层建筑动态监测

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)技术应用于高层建筑动态监测具有其他传感器所不具备的独特优势.固定模糊度的精密单点定位(Precise Point Positioning-Ambiguity Reso-lution,PPP-AR)技术提高了单点定位的精度和可靠性.针对传统GNSS高层建筑动态监测方法的不足,提出了一种基于PPP-AR的组合高低频GNSS高层建筑动态监测新方法.基于高层建筑风振监测实验,将该方法与传统的差分定位方法、精密单点定位方法、加速度计方法进行对比分析.结果表明,新方法可以准确获取结构的似静态变形、振动变形以及结构的振动主模态信息.该方法既可以降低工程成本,又可以保障测量精度,具有良好工程应用价值.     

联合EEMD和小波分析的超高建筑动态特性提取

为了更好地提取超高建筑的变形信息及动态特性,该文研究了一种联合总体平均经验模态分解(EEMD)和小波分析的超高建筑动态特性提取方法。EEMD完全由数据驱动,具有自适应分解的优点。小波分析具有多尺度分解的特性。该文提出的方法可以结合EEMD和小波分析方法的优势。模拟实验分析表明,在振动信号信噪比很低的情况下,联合EEMD和小波分析的数据处理方法具有更好地提取振动信号的能力,其结果优于单一的EEMD方法和小波分析方法。将该方法应用于某大厦GNSS动态监测数据,提取超高层建筑振动信号和振动主模态信息,结果表明,可清晰地分析出该高层建筑谐振信号的动态时频特性。     

GNSS自动化监测系统的大坝变形预测方法研究

以GNSS自动化监测系统的大坝变形预测方法为主要研究目的,针对大坝GNSS自动化监测数据大样本、高采样率、连续等特点,提出了一种结合小波分析与BP、NAR神经网络预测大坝变形的新方法。利用多尺度小波分析对GNSS大坝变形数据序列进行分解与重构,对重构后的低频近似序列采用BP神经网络进行建模预测,对重构后的高频细节序列采取NAR动态神经网络进行建模预测,最后叠加各尺度下预测结果获得大坝变形预测值。应用结果表明,该方法预测精度高、泛化性能好,可广泛应用于采用GNSS自动化监测系统的大坝变形预测。     

GNSS RTK技术下海洋平台桩腿动态变形监测及数据处理

海洋平台及其桩腿在长期使用中存在着波浪、海流、风荷载等环境激励作用下的动态响应。本文以海星达H32全能型GNSS RTK双频接收机为试验仪器，采用GPS+GLONASS+BDS三星系组合系统对位于渤海海域的埕岛油田某平台桩腿进行动态变形监测。结合Ensemble Empirical Mode Decomposition（EEMD）和Butterworth滤波方法的降噪特性，提出一种适用于海洋平台工作环境的新型混合滤波方法MDB，并用Matlab软件编制的程序对GNSS RTK监测数据进行分析，得到桩腿测点的实时振动位移曲线。结果表明：GNSS RTK结合MDB滤波技术用于海洋平台桩腿动态变形监测是可行的；MDB滤波器能有效去除海洋平台振动信息的随机噪声和多路径误差；从去除多路径误差和随机噪声之后的海洋平台桩腿测点位移云图，可以非常清楚地看出桩腿在环境激励作用下水平方向产生的可逆位移轨迹，这对海洋平台结构健康监测、诊断和评估具有重要意义。     

GNSS技术在尾矿库坝体变形监测中的应用

尾矿库的安全稳定在矿山安全生产和环境保护中具有十分重要的意义。GNSS是尾矿库坝体变形监测的一种方法,与传统监测方法相比具有诸多优点。本文详细介绍了GNSS技术在尾矿库坝体变形监测中的应用情况,着重介绍了监测系统构成和软件功能。     

膨胀土边坡GNSS实时监测技术EI北大核心CSCD

膨胀土滑坡因其广泛性、破碎性、反复性、隐蔽性等特征，对工程危害严重。对其开展长期实时变形监测是实现膨胀土灾害防控的前提。在第一代膨胀土边坡GNSS监测技术试验的基础上，进行了两项改进：(1)设计了分层式GNSS/全站仪一体化监测装置，实现了膨胀土土质边坡分层式实时监测。(2)提出了综合多源参数的膨胀土边坡GNSS实时监测技术，提升了实时变形监测结果的可靠性和精度。相关技术和设备在广西宁明膨胀土公路边坡中进行了示范应用，分析了GNSS形变与多源监测数据的动态响应特征及诱滑原因，成功监测到一起膨胀土滑坡，研究成果具有可复制性和推广性。     

GNSS基准站在高铁沿线自动化监测中的布局分析

中国高铁线状分布,贯穿全国各个地域,沿线地质情况复杂,利用GNSS技术对高铁沿线进行变形监测具有全天时、全天候、精度高等优点。本文选取青田县高铁沿线实验区域,基于TEQC和GAMIT高精度数据处理软件,对9个监测站24 h的变形监测精度进行了精度分析。结果显示,随着GNSS监测站与基准站之间距离的增加,GNSS监测精度越来越低,当GNSS监测站与基准站之间距离小于5 km时,GNSS监测精度较高,达到mm级监测精度。因此,当GNSS监测站与基准站距离较远时,应当布设多个基准站,以提高监测精度。     

GNSS在变形监测中的应用研究

随着GNSS技术的快速发展以及变形监测的需求日益增加,GNSS在变形监测中的应用越来越广泛,更新了变形监测手段,弥补了单一系统的不足,提高了监测效率与精度,为变形体的稳定性监测与安全运营提供了保障。本文探讨了GNSS的变形监测方案及数据处理方式,并结合盐水沟隧道工程的实例详细说明了GNSS在变形监测中的应用,最终通过实例验证GNSS能满足变形监测的精度等要求。     

高频GNSS高楼结构振动动态监测试验

文章通过1HZ GNSS连续观测,设计了高楼结构振动动态监测试验方案:对连续多天观测数据进行了动态单历元解算;根据不同时段可视卫星的平均轨道周期,利用改进的恒星日滤波,减弱了多路径效应;在分析位移时间序列频谱的基础上,结合不同信号的时频特性,进行了高频滤波去噪;最后,成功提取了真实的高楼结构振动时间序列。研究结果表明,多天提取序列趋势一致,精度相当;每天位移时间序列变化较大的时段与地铁的运营时段相吻合;在有效消除多路径效应和随机噪声后,GNSS单历元监测高楼结构振动的精度为:水平方向±2mm,垂直方向±4mm。     

SMAG2000:一体化GNSS强震仪及其地震监测性能分析

地震监测可以帮助人们了解地震形成的机制,对地震预警也有着重要意义。结合加速度计和全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）高精度数据处理方法,利用嵌入式开发技术,研制了一体化GNSS强震仪SMAG2000用于实时地震监测。该仪器具有以下特点:（1）将GNSS与加速度计数据融合,仪器没有量程限制,并可以获得永久位移。（2）通过振动台测试,对不同频率的正弦波和模拟的地震波信号,仪器测量的结果与参考值残差的标准差优于0.4 cm,相关系数大于0.99。（3）所使用的核心组件与配件均为国产,成本可控,可以在中国地震监测网实施布设,实现地震台网和大地测量台网的深度融合,响应《国家地震科技创新工程》。     

基于BDS PPP技术的超高层建筑变形监测

超高层建筑变形监测是后续超高层建筑维护与修缮的重要内容．目前我国北斗卫星导航系统（BDS）已被广泛应用于建筑物的变形监测,本文利用BDS精密单点定位技术(PPP),根据高频超高层建筑BDS变形监测数据,以静态网解算三维坐标为基准,分析超高层建筑复杂环境下BDS数据质量、PPP定位精度以及超高层变形趋势．研究结果表明,在监测时间段内,BDS卫星数多于GPS,空间几何分布精度略低于GPS,观测时间达1 h以上开始收敛,水平向定位精度可以达到1 cm,竖直向定位精度可以达到2 cm,能满足超高层建筑变形监测的精度要求,可为今后的超高层建筑变形监测提供一种新的技术手段．      

基于北斗RTK技术的超高层水平摆动变形分析

超高层相比于普通高层建筑,其自身结构更容易受到损伤,因此对其进行变形监测是十分必要的。以某超高层为监测对象,利用北斗RTK技术对其进行监测,经过对北斗监测数据质量、监测点水平摆动幅度和形变轨迹的分析,发现超高层环境下北斗数据良好,北斗RTK技术能精确监测出超高层的变形幅度,超高层的水平摆动呈椭圆形周期性变化。     

一种基于全站扫描的特征点自约束点云变形分析方法

为了对大坝、高层建筑、滑坡区、采空区等危险变形体进行变形观测，针对智能全站仪、GNSS测量、三维激光扫描等变形监测技术无法很好地实现变形特征点和点云的综合变形分析问题，提出了基于全站扫描特征点自约束点云变形分析方法，获取变形体的离散特征点和整体点云变形数据，利用特征点形变矢量求取点云至模型的形变量，从而刻画变形体的整体形变信息。试验结果表明，利用本文所提出的方法能够成功计算出点云至模型的形变量，经统计分析，所有点的形变量真误差的期望值为-0.04 mm，结果精度为1.2 mm。试验结果能够反映变形体的整体形变信息，且具有较高精度。     

GNSS PPP海洋平台动态变形监测分析北大核心CSCD

实时监测海洋平台在环境激励下的动态变形对于保障其安全运营有着重要意义。GNSS PPP技术无需设置基站,仅依靠单点监测站便可实现精密单点定位,因而在海洋平台变形监测领域具有潜在的应用价值。针对GNSS PPP信号受背景噪声干扰而精度较低的问题,本文提出改进CEEMDAN算法对GNSS PPP信号降噪,并应用于某海洋平台动态变形监测。结果表明:①GNSS PPP技术结合改进CEEMDAN算法可有效监测海洋平台在环境激励下的动态变形;②改进CEEMDAN可有效去除GNSS PPP背景噪声干扰;③基于降噪后信号可获取监测点清晰的三维位移轨迹,从而为结构安全评估提供参考。     

超高层建筑精密施工测量关键技术

针对传统的测量技术无法满足超高复杂结构建设的要求,根据超高层建筑工程的特点和难点,通过对我国范围内的超高层建筑施工测量技术的总结,本文研发了新仪器设备并提出了超高层标高高精度自动传递工艺方法,探索了一套我国“千米”超高层建筑精密施工测量的关键技术。结合GNSS 定位技术与智能化全站仪等多项新技术,获得高质量高精度测量基准、精确施工控制点及快速高精度的监测点位,将GNSS技术应用于超高层建筑施工监测是精密工程测量的突破,应用前景广阔。     

基于ICEEMDAN的多滤波算法在超高层动态变形监测中的应用

针对监测数据中存在多路径误差和随机噪声的问题,本文提出了一种基于改进的带有自适应噪声的完备集合经验模式分解(ICEEMDAN)、小波包分解(WP),以及递归最小二乘算法(RLS)的联合滤波算法(IWPR)。该算法首先对原始信号进行ICEEMDAN分解,得到一系列本征模态函数(IMF)分量;然后基于标准化模量的累积均值将IMF划分为高频IMF和低频IMF;最后考虑相关系数,利用WP和RLS分别对高频IMF、低频IMF进行去噪,重构两者降噪信号,获得动态位移响应。结果表明:相对于单一算法EMD、CEEMDAN、ICEEMDAN等,IWPR算法能够更有效地消除多路径误差和随机噪声,从而提高超高层GNSS RTK监测数据的精度。     

InSAR与北斗/GNSS综合方法监测地表形变研究现状与展望

作为蓬勃发展的空间大地测量技术,InSAR和北斗/GNSS在地表形变监测中具有独特优势。应用两种手段开展综合测量,可充分利用其互补性,实现北斗/GNSS高时间分辨率与InSAR高空间分辨率的有机统一。本文首先介绍了InSAR与北斗/GNSS监测地表形变的基本原理,重点探讨了InSAR研究在20余年内的理论发展;其次综述了InSAR与北斗/GNSS技术集成及数据融合研究的最新进展;然后总结分析了当前地表形变监测应用所面临的关键问题及挑战;最后对InSAR与北斗/GNSS综合测量方法的发展趋势进行了展望。     

BDS精密单点定位在桥梁变形监测中的应用

桥梁变形监测是进行桥梁健康评估和后期修缮的重要内容．本文基于北斗卫星导航系统（BDS）精密单点定位技术,对实时采集的高频率BDS／GPS数据进行精密单点定位(PPP)静态和动态处理,并以相对静态定位结果作为参考,分析在桥梁复杂环境下BDS的PPP的精度,并把北斗动态PPP结果与GPS做对比．研究结果表明，在1 h连续变形监测时间左右,北斗静态PPP精度和BDS动态PPP定位精度可以达到厘米级,可以监测出大型车辆经过桥梁时的变形情况,并与GPS监测变形趋势基本一致．