单圆盾构隧道移动激光扫描收敛值计算

近年来,架站式三维激光扫描技术广泛应用于盾构隧道收敛监测,但频繁换站降低了外业测量的效率。同时,在激光点云拟合计算收敛点坐标时,收敛点位置会随着隧道变形而变化,因而,点云曲线拟合难以确保得到不同时间、同断面、同收敛点坐标,影响了收敛值的精度。自主研发了一款经济适用且高效可靠的移动激光扫描监测系统,解决了架站式三维激光扫描监测效率低下的问题。针对收敛值计算方法存在的问题,详细讲解了基于隧道平铺图的收敛值计算方法,具体过程如下:首先,经过点云标准圆投影并展开,再经过图像栅格化、内插及增强处理得到隧道平铺图;其次,通过图像二值化、连通域分析、自动识别及人工纠正环缝,准确划分隧道每环点云;接下来,绘制每环管片接缝在平铺图的位置,求出每环收敛定点方位;最后,通过分管片拟合,计算收敛定点坐标并推出收敛值。计算实例表明,移动激光扫描收敛值重复结果差值均在1.5 mm以内,由此可知,提出的计算方法可用于单圆盾构隧道进行高效收敛监测,且精度可靠。     

利用球冠谐分析拟合GPS水准高程

研究了球冠谐分析的理论基础,推导出用球冠谐分析拟合高程异常的模型,从而实现了GPS大地高和正常高之间的转换.介绍了球冠谐模型的改进模型(adjusted spherical harmonic analysis,ASHA),解决了球冠谐分析中求解非整阶Legendre函数阶数的困难.拟合结果显示,模型的内外符合精度能控制在cm级.     

PPP网解UPD模糊度固定技术监测尼泊尔Ms8.1级地震对中国珠峰地区及周边地震同震位移

利用UPD模糊度固定技术无需顾及基线解算基站地震所带来的影响,可以进行高精度非差PPP解算,"真实"获取地震周边地区GNSS站点高精度同震位移变化。为此,本文利用"国家基准一期工程""中国大陆构造环境监测网络"以及国家测绘地理信息局在珠峰周边所观测的GNSS观测资料,基于UPD模糊度固定技术高精度非差解算2015年4月25日尼泊尔Ms8.1级地震对我国珠峰地区及周边地震同震位移影响。首先,本文选取全国及周边IGS均匀分布、站点稳定、远离震区的GNSS连续观测网络数据计算卫星端的宽、窄巷UPD,采用PPP网解UPD模糊度固定技术,对解算地震区域内的GNSS测站的载波相位模糊度进行固定,得到无模糊度的精确相位观测值,进行高精度非差PPP解算;通过对平静日IGS测站数据处理与ITRF2008历元坐标对比分析,验证了该方法的精确性;最后,对2015年4月25日、5月12日地震以及地震前后数据,进行了UPD模糊度固定技术的非差PPP解算,分析了中国珠峰地区及周边GNSS站的同震位移;同时也分析了中国珠峰地区在2005—2015年10年的位移变化情况。UPD模糊度固定技术整网解算的方法也证实了能够为GNSS用于监测地震同震位移等,提供了一种精确、可靠的技术手段。     

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基于CORS框架城市三维大地测量基准维护的探讨

介绍了城市三维大地测量基准维护的核心任务是获取基于ITRF框架的精确三维地心坐标,并由此求取到现有城市独立坐标系之间的精确转换参数。以SZ-CORS框架网为例,阐述了基准维护应采用"从框架网到次级网,从相对坐标修正到绝对坐标修正"的思路。利用具体数据验证了城市三维大地测量基准维护方案的可行性。     

一次范数最小估计的两种算法

测量数据服从正态分布情况下,最小二乘估计具有最优统计性质,如果测量数据受到粗差干扰而偏离正态分布,就会使最小二乘估计的最优性受到严重冲击,而且估计失实。然而,若采用一次范数最小估计,则所得结果比较好。介绍一次范数最小估计(L1估计)的两种算法——选权迭代法和线性规划法,并通过Matlab模拟实验比较这两种方法的优缺点,证明L1估计的良好抗差性。     

基于Helmert变换的GPS动力学轨道平滑

从卫星的运动方程出发,提出了基于Helmert变换的动力学轨道平滑的方法.首先基于卫星运动方程得出在给定初始状态下的动力学积分轨道,然后在精密星历采样时刻建立动力学积分轨道与精密星历之间的Helmert变换模型,从而实现动力学轨道平滑.计算结果表明,该算法得到的动力学平滑轨道具有与IGS精密星历相当的精度.     

SHAtrop:基于陆态网GNSS数据的中国大陆区域ZTD模型

对陆态网223个全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）测站6 a实测对流层天顶延迟（zenith total delay，ZTD）的时空特性进行了分析，结果表明，各测站ZTD平均值随大地高指数递减，衰减因子与纬度近似线性关系，其时域变化呈现年周期和半年周期，周期、振幅、初相位与地域分布有关。综合采用周期函数及格网函数，建立了中国大陆区域ZTD经验模型SHAtrop。模型提供区域内分辨率为2.5°×2.0°的格网，用户使用时，先在相应格网内插得到对应参数，再利用三角函数得到椭球面ZTD，最后利用指数函数计算ZTD。实测ZTD的数据验证结果表明，SHAtrop的均方根误差（root mean square，RMS）为3.4 cm，优于常见经验模型。SHAtrop采用较多测站，对高程改正更精细；使用时只需要输入经纬度与时间，使用方便，能满足中国区域GNSS用户实时定位导航的ZTD改正需求。     

高速铁路CP Ⅲ点整体三维严密平差

讲述高速铁路施工测量中,CPⅢ网的观测和数据处理方法,介绍二维平差的概念.在空间坐标系内,直接平差方向、距离、高度角等观测数据,不需要对原始观测值加投影变形等改正,并用包含50个测站共250个点的实例进行验证,结果表明了该方法的可行性.     

规模GNSS网数据处理一体化方案与中国大陆水平格网速度场模型构建研究

针对当前大规模GNSS网在数据预处理、组织管理、基准站选取、处理策略、分区方案、质量检核与评估以及现有研究中速度场模型数据量小、连续性不佳、现势性不强等问题,首先基于2011~2017年陆态网260多个连续运行基准站的观测数据探讨大网解算的一体化数据处理流程,给出适用于大规模GNSS网数据处理的优化原则与质量评估方案,并着重分析不同的数据解算成果评估策略,其对大规模GNSS站网的高精度数据解算具有借鉴和参考意义;然后基于解算得到的ITRF2014框架下高精度速度场成果,采用克里金插值构建中国大陆水平格网速度场模型,并利用国内IGS站和陆态网区域站的精确速度值,对格网内插结果进行外部检验,结果表明,东、北方向速度残差的平均误差和中误差均小于2 mm/a,验证了模型的准确性、可靠性、简便性与现势性。