基于虚拟参考站的GNSS滑坡地质灾害监测分析

针对全球卫星导航系统(GNSS)技术在滑坡监测中参考站架设选址难、建设成本高、基准不稳定等问题，使用基于虚拟参考站(VRS)的滑坡地质灾害监测方法，利用卫星导航定位连续运行参考站(CORS)在监测区生成虚拟参考站数据，代替物理参考站进行滑坡监测.实验分析不同解算策略下的虚拟参考站监测精度，并将粗差剔除后的结果与传统GNSS监测进行对比.结果表明：VRS 2 h监测精度平面可达5 mm，高程可达25 mm，所反映滑坡位移趋势与传统GNSS监测一致.     

哈尔滨市交通导航系统的研究与应用

在哈尔滨市8个行政区范围内建立5个永久性连续运行GNSS基准站,各基准站观测数据通过专用数据通信网传送至数据管理中心,经过处理后实时通过专用网或因特网向导航用户发布国际通用格式的差分数据,以满足导航用户对高精度实时定位、测速、位移测量的要求,实现物流配送、公共安全、交通导航等现代化管理。     

哈尔滨市交通导航系统的研究与应用

在哈尔滨市8个行政区范围内建立5个永久性连续运行GNSS基准站,各基准站观测数据通过专用数据通信网传送至数据管理中心,经过处理后实时通过专用网或因特网向导航用户发布国际通用格式的差分数据,以满足导航用户对高精度实时定位、测速、位移测量的要求,实现物流配送、公共安全、交通导航等现代化管理。     

基于CORS基准站的GNSS滑坡地质灾害监测数据处理策略分析

为充分发挥连续运行参考站(CORS)基准站在滑坡地质灾害监测领域的资源优势,分析了基于CORS基准站的变形监测数据处理策略,评估了观测值类型、解算时长、基线长度对监测精度的影响,给出了CORS基准站作为监测基准时可覆盖的范围,为推动CORS在变形监测的深度应用提供了重要的数据支撑.      

北斗广域差分分米级定位的分区切换算法

从2017年1月开始，北斗系统在播发基本导航电文的同时，提供了包含实时轨道改正数、钟差改正数、电离层格网改正数和分区综合改正数四重广域差分参数，使得系统具备了基于系统广播的电文参数实现广域单站实时动态分米级定位的能力。实际应用表明，北斗系统播发的分区综合改正数存在中断的情况，使得实时定位存在因重新收敛而造成跳变的情况。本文分析了分区中断期间定位跳变产生的原因，提出一种适用于分区切换的广域差分分米级定位算法。采用中国境内7个北斗测站10 d的静态数据和车载动态数据对新算法进行评估验证。结果表明，在分区改正数中断的情况下，分区切换算法得到的坐标误差与使用连续分区综合改正数结果一致，双频动态定位水平和高程方向分别小于0.3 m和0.5 m，平均三维定位精度优于0.5 m；车载实时动态定位测试中，分区切换前后的单双频定位精度不受切换影响，与切换前保持一致。分区切换算法有效保证了分区改正数中断后北斗广域分米级实时动态定位的连续性。     

基于重庆市国土资源GNSS网络信息系统的滑坡地质灾害监测技术研究

基于重庆市国土资源GNSS网络信息系统的高精度GNSS基准站和GPS滑坡地质灾害监测点数据,本文搭建了滑坡地质灾害监测平台;并利用该平台进行了滑坡地质灾害形变量和稳定性实验,通过获取120分钟一组的监测数据,验证了本文研究方法对中长距离滑坡地质灾害监测的可行性。     

“轻终端+行业云”的实时北斗滑坡监测技术

对滑坡区域进行地表高精度实时三维变形监测,是实现滑坡灾害精准预警的前提。GNSS技术是目前唯一直接获取滑坡灾害实时地表三维矢量变形的手段,但GNSS应用于大范围滑坡监测存在成本高和计算能力差两大问题。本文采用物联网思维,以"云+端"的设计理念,自主研发了千元级小型化实时北斗/GNSS监测技术装备,并研制了毫米级实时监测预警云平台,成果成功应用于甘肃黑方台滑坡实时监测预警。联合成都理工大学预警系统提前40 min发出了准确预警信号,避免了人员伤亡和财产损失。安装在滑坡体上的远程视频监控首次近距离记录了滑坡灾害发生的全过程。     

高精度GNSS实时滑坡变形监测技术及环境建模分析研究

滑坡变形监测不仅是科学问题,也是实践问题。对地质滑坡灾害进行高精度变形监测是防灾减灾至关重要的命题。GNSS作为滑坡监测预警的重要手段之一,不仅具有连续高精度、全天候监测能力,而且是目前唯一可以直接获取滑坡地表三维矢量变形的监测手段。然而,滑坡灾害往往多发于山地丘陵等复杂环境下,加上地震、降雨等因素的诱发作用,极易影响GNSS技术的实时预处理质量和监测定位精度;此外,高价位的GNSS监测终端开销也使得大规模、高密度滑坡监测难以大规模推广应用。针对上述滑坡复杂环境影响和设备成本问题,本研究分别从高精度GNSS实时数据预处理算法、空间地形环境建模和低成本云平台监测系统3个方面进行了探讨。     

GPS在雅砻江卡拉电站滑坡监测中的应用

GPS技术在变形测量领域有许多成功的应用,在适当条件下,它能够实现自动化连续观测,能够实时提供高精度的三维坐标。但是,对于视场狭窄卫星信号遮挡严重的峡谷地区,如何利用GPS进行高精度变形测量,还需要根据实际情况进行探讨。文中结合雅砻江卡拉电站滑坡变形监测的过程,探讨该项目中GPS变形测量方案的设计和数据处理过程,结果表明监测精度达到了设计要求。     

基于TM30测量机器人边坡监测系统的研究

随着露天矿不断开采,露天矿边坡滑坡事故造成了巨大损失。以往的人工滑坡监测无法实现全天候的监测,很难了解滑坡的动态变化过程。本文引进TM30测量机器人,对变形长期自动观测,数据实时传输到计算机,并用数据库进行存储,经EXCEL分析数据后,做出滑坡分析和预警,此系统实现了无人值守,全天候高精度,自动实时监测。     

GNSS RTK实时自适应换站方法

在中长基线的GNSS动态相对定位中,随着基线长度的增加,参考站与流动站之间误差的相关性会下降,导致模糊度无法快速固定,定位性能下降。在多GNSS参考站条件下,可以通过自适应选择距离更近的参考站,形成更加合理的基线,以保障RTK定位的精度。为解决换站后重新初始化模糊度所带来的定位结果重新收敛问题,本文提出了一种GNSS RTK实时自适应参考站换站算法,引入原参考站与新参考站之间的双差模糊度作为辅助,从而得到准确的新参考站与流动站之间的双差模糊度先验信息,避免了换站后模糊度的重新初始化,得到了连续的高精度定位结果。该方法可适用于实时定位,能够满足大范围RTK高精度连续定位的需求。利用香港CORS站数据进行验证,结果表明,本文换站算法能够克服换站导致的定位重收敛问题,且能够保障换站前后获得连续的高精度定位结果。     

GNSS滑坡监测预警技术进展

滑坡灾害在全球广泛分布,严重影响人类活动和人居安全。全球卫星导航系统(GNSS)已经被广泛应用于滑坡灾害监测预警工作,但其在复杂场景监测预警中依然存在诸多技术瓶颈。本文首先综述了GNSS硬件数据采集、软件数据处理和多源融合监测等方面的研究进展,重点分析了各类GNSS滑坡监测技术优势、适用范围和存在问题;然后,从滑坡位移预测、临滑时间预报和预警实施等方面介绍了GNSS滑坡预警的技术方法;最后,在梳理复杂场景GNSS实时滑坡监测预警中面临挑战的基础上,对GNSS滑坡监测预警技术的发展趋势和研究方向提出了一些思路。     

融合工程地质资料与GNSS高精度监测信息的黑方台党川黄土滑坡稳定性研究

针对当前滑坡稳定性评价方法难以准确获取评价结果的突出问题,本文提出了一种融合地下水、工程地质钻孔信息及灌溉资料等工程地质资料与GNSS观测的黄土滑坡稳定性评价方法。首先,基于高分辨率影像、高精度DEM、地层地貌等多源异构数据,建立滑坡精细三维地质模型体;然后,将滑坡外部高精度GNSS监测数据作为模型外部约束条件,进一步构建起融合工程地质资料与GNSS观测的黄土滑坡稳定性综合评价模型。本文方法能够将滑坡外部大地测量高精度监测数据与工程地质数值模拟手段有机融合,实现了滑坡外部形变信息与内部变形机制的有效耦合。通过我国典型黄土滑坡域甘肃黑方台党川实际发生的两起滑坡失稳事件验证表明,本文方法可有效地提高滑坡稳定性评价结果的精度及可靠性,获取了与试验区域滑坡实际失稳情况相一致的结果:HF06/07 GNSS监测点首先失稳,其次是HF09监测点失稳,最后是HF05监测点失稳。基于本文方法获取的滑坡失稳顺序与实际滑坡发生顺序高度一致,显著优于现有的滑坡失稳数值模拟法。     

低成本高精度定位技术研究进展

智能手机等低成本接收机的飞速发展，使得连续性、完好性、高精度成为其新的定位需求。GNSS接收机的高精度定位在智能交通、增强现实、变形监测、精密农业等众多领域都有重要应用；而在低成本GNSS接收机中，厘米级定位技术却没有得到广泛的应用。实现低成本终端的高精度定位受其接收机信号处理能力，以及由天线性能引起的相位中心误差、多径误差等问题的制约。通过天线运动方式实现定位精度的提高也为定位成本降低带来了新的契机。本文重点研究了如何实现高精度定位技术在低成本接收机中的应用，总结现有的高精度定位技术，对低成本接收机所面临的问题进行分析，展开低价高精度定位解决方案的讨论；最后，基于现有的国内外研究成果展望未来低成本高精度定位的研究趋势。     

哈尔滨GNSS综合应用系统在建筑物变形监测中的应用探讨

哈尔滨GNSS连续运行参考站综合应用系统于2007年5月末投入试运营,该系统利用VRS技术,以市区为中心在全市范围内建立永久性连续运行GNSS参考站,经过处理后按不同要求向用户发布国际通用数据及国际通用格式的差分数据。随着城市建设的加快,高层建筑物的安全保障给我们带来新的问题,本文就大型建筑物的形变在哈尔滨GNSS下的应用进行探讨。     

EMD在GNSS时间序列周期项处理中的应用

全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）位置时间序列蕴含有丰富的构造和非构造变形信息,具有成分复杂、建模困难、非构造信息难以有效分离等特点,利用自适应的经验模态分解（empirical mode decomposition,EMD）方法对川滇地区24个GNSS连续站时间序列作周期项修正。结果表明,周期项的修正十分必要,EMD方法能够根据每个台站信号的自身特性,自适应地提取不同频率、振幅的周期成分,这也更符合实际情况;相较于谐波模型,EMD方法对原始时间序列在N、E、U方向的改正均更加精确有效。使用修正后的连续站时间序列模拟流动观测,发现经过5～6 a/期观测即可得到相对可靠的台站运动速度,并通过距离较近的实际连续观测站对流动观测站周期项改正,验证了EMD方法的稳定性和可靠性,这也为流动GNSS观测实施、周期修正和资料使用提供了参考意见和理论依据。     

基于虚拟参考站的GNSS滑坡变形监测方法及性能分析

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)技术在大坝、桥梁、滑坡等形变监测领域应用广泛。针对传统监测方法需要架设基准站、导致监测成本增加的问题,提出一种基于虚拟参考站的GNSS变形监测方法,利用连续运行参考站(continuously operating reference stations,CORS)观测数据,生成虚拟参考站(virtual reference station,VRS)代替实体参考站,实现高精度变形监测。利用中国云南省屏边苗族自治县约30处滑坡监测点进行实验分析,结果表明,当CORS基准站间距小于40 km时,双差对流层和电离层延迟模型内插精度优于10 mm,利用观测时长大于8 h的数据,可以实现平面精度优于5 mm、高程精度优于10 mm的形变监测。     

基于LWR-Pettitt算法的GNSS变形信息的识别与预警

针对GNSS变形监测的数据通常无特定的分布特性,不利于建立具有普遍性的统计量,本文引入非参数检验中的Pettitt检验方法建立统计量,进行GNSS监测序列中变形信息的识别与预警。同时,针对Pettitt检验方法中存在统计量振幅波动较大,并且只能识别单个变形信息的问题,基于局部加权回归法LWR,对Pettitt检验中统计量与阈值判断方法进行优化,提出一种新的LWR-Pettitt算法,并用于GNSS变形信息识别与预警。试验结果表明,对于不同的测试数据,新方法均可有效地识别变形信息的发生位置,特别对于趋势型变形;而对于突变型变形,新方法可有效地识别2倍标准差以上的连续变形信息。     

三峡库区“阶跃”型滑坡变形机理与预警模型

自2003年蓄水以来,三峡库区已查明的滑坡或潜在滑坡高达5000余处,这些灾害对三峡水库的持续运营、大坝、航道及库区居民的安全造成了严重的威胁。通过研究滑坡的变形特征、诱发因素及失稳机制,有助于开展滑坡的稳定性评价,并构建预警预报模型。以三峡库区八字门滑坡为研究对象,综合分析降雨、库水位、人工和自动GNSS监测等数据,结合勘查资料及野外宏观巡查,研究了滑坡的变形特征及失稳机理,并确定合理的预警判据及阈值。研究表明:①八字门滑坡整体变形明显,处于蠕动变形阶段,滑坡变形主要集中于每年5—9月,滑坡累积曲线呈现典型的“阶跃”状变形特性。②滑坡的变形受斜坡结构、岩性等因素的控制,水库水位下降是滑坡变形的主要驱动因素,并与库水下降速率正相关。另外,特大暴雨和持续降雨在水位下降阶段、水库低水位运行期及水位上升期会促进滑坡变形,是滑坡的次要驱动因素。③通过精细化数据分析以及改进切线角法获取的八字门滑坡出现“阶跃”变形的位移速率阈值为4.6 mm/d,7 d累积降雨量阈值为60 mm,库水位阈值为159 m,库水位下降速率阈值0.4 m/d。