基于Beidou/GPS组合的矿山开采地表沉陷监测方法研究
发布时间：2021-04-11 12:12
本文在分析采用Beidou/GPS进行变形监测的基本原理和已有似单差理论的基础上,结合开采沉陷监测的特点,建立了单历元、高精度、快速解算大范围变形量的基本数学模型,研究了削弱主要误差来源的算法,并开发了对采集的数据进行高精度快速处理和有效管理的专门软件。本文的主要研究成果如下：1.研究了Beidou/GPS坐标系统和时间系统的统一问题,为采用Beidou/GPS系统融合进行变形监测理论提供了基准。讨论了Beidou/GPS定位中常用到的几种函数模型,分别为非差模型,单差模型和双差模型。分析了Beidou/GPS的随机模型,通过对几种随机模型的比较,得出的结论为采用高度角定权最合适。2.在单历元解算变形信息的似单差算法基础上,将似单差模型的适用范围从GPS系统扩展到Beidou/GPS双系统。通过数学方法证明了当变形量小于波长的一半时,双差整周模糊度可以通过先验信息直接固定。基于似单差算法和组合波长原理,提出了一种适用于解算大范围变形量的单历元算法。首先利用伪距差分的办法求解出监测点的近似坐标,进而求解两个超宽巷双差整周模糊度。利用两个超宽巷双差整周模糊度与L1/L2或B1/B2载波双差...
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.1.1 课题的背景
1.1.2 课题研究的意义
1.2 国内外研究现状及发展动态分析
1.2.1 Beidou/GPS系统在变形监测中的应用
1.2.2 Beidou/GPS变形监测信息获取方法的研究现状
1.3 本文主要研究内容与技术路线
1.3.1 本文的主要研究内容
1.3.2 本文的技术路线
2 Beidou/GPS系统融合的基本理论
2.1 Beidou/GPS时间系统和坐标系统的统一
2.1.1 Beidou/GPS的时间基准及其统一
2.1.2 Beidou/GPS的坐标基准及其统一
2.2 Beidou/GPS定位的函数模型
2.2.1 非差定位的函数模型及其线性化
2.2.2 差分定位的函数模型及其线性化
2.3 随机模型
2.3.1 高度角模型
2.3.2 信噪比模型
2.3.3 验后方差模型
2.3.4 几种模型的比较
2.4 小结
3 单历元解算变形信息的理论与方法
3.1 Beidou/GPS单历元解算变形监测信息的似单差模型
3.1.1 高精度Beidou/GPS变形监测的特点
3.1.2 基本数学模型
3.1.3 模型误差定性分析
3.2 双差模糊度的约束解
3.3 适用于大范围变形量的变形信息获取方法
3.4 实验分析
3.4.1 实验一
3.4.2 实验二
3.5 小结
4 误差改正模型与提高算法稳定性的方法
4.1 误差改正模型
4.1.1 与卫星有关的误差
4.1.2 与传播路径有关的误差
4.1.3 与接收设备有关的误差
4.2 提高算法稳定性的方法
4.2.1 监测点变形量对超宽巷模糊度约束解的影响
4.2.2 卫星高度角对超宽巷模糊度约束解的影响
4.2.3 伪距双差求解监测点近似坐标的可行性研究
4.2.4 逐星筛选超宽巷模糊度的方法
4.3 单历元解算变形信息的质量评价
4.4 小结
5 Beidou/GPS技术在矿区开采沉陷监测中的应用
5.1 监测方案的设计
5.2 矿区高精度Beidou/GPS三维变形监测基准网的建立
5.2.1 基线解算
5.2.2 Beidou/GPS空间无约束网平差的基本模型及其精确度评价
5.3 Beidou/GPS变形信息快速解算软件的研制
5.3.1 软件的编码
5.3.2 软件的实现
5.4 变形数据分析
5.4.1 变形量的解算
5.4.2 成果检核
5.5 移动变形曲线图的绘制
5.6 小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 论文的创新之处
6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介及读博期间主要科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]厚松散层重复开采地表移动变形特征比较与分析[J]. 吕伟才,高井祥. 工程勘察. 2014(02)
[2]GPS RTK技术性能及在地质勘查中的应用[J]. 郭鑫,赵际新. 吉林地质. 2013(04)
[3]上海北斗连续运行参考站系统（SHBD-CORS）的建设与精度测试[J]. 林国利,张文言,於永东,韩伟浩. 测绘通报. 2013(11)
[4]新疆天文台本地连接测量的GPS资料归算[J]. 张阿丽,熊福文,朱文耀. 大地测量与地球动力学. 2013(05)
[5]真空激光准直系统在葛洲坝变形监测中的应用[J]. 李秋炎,宫玉强. 水电自动化与大坝监测. 2013(04)
[6]IBIS-S遥测系统在桥梁变形监测中的应用研究[J]. 孙恒,董杰. 工程勘察. 2013(08)
[7]矿区高精度GPS地表变形监测体系[J]. 张敬霞,刘超,龙仁波,王建鹏. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2013(07)
[8]单站GPS测速在实时地震监测中的应用[J]. 张小红,郭博峰. 地球物理学报. 2013(06)
[9]非组合与组合PPP模型比较及定位性能分析[J]. 张小红,左翔,李盼. 武汉大学学报(信息科学版). 2013(05)
[10]Advances, Problems and Prospects of Modern Geodesy Applied in Tibetan Geodynamic Changes[J]. SUN Wenke,ZHOU Xin. Acta Geologica Sinica（English Edition）. 2013(02)
博士论文
[1]多频GNSS精密定位理论与方法研究[D]. 于兴旺.武汉大学 2011
[2]差分GPS/INS组合定位定姿及其在MMS中的应用[D]. 孙红星.武汉大学 2004
硕士论文
[1]基于GPS技术的桥梁变形监测研究[D]. 张胜伟.山东理工大学 2012
[2]单历元似单差GPS模型在滑坡监测中的应用及滑坡变形分析[D]. 张宝利.长安大学 2006
本文编号：3131232
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.1.1 课题的背景
1.1.2 课题研究的意义
1.2 国内外研究现状及发展动态分析
1.2.1 Beidou/GPS系统在变形监测中的应用
1.2.2 Beidou/GPS变形监测信息获取方法的研究现状
1.3 本文主要研究内容与技术路线
1.3.1 本文的主要研究内容
1.3.2 本文的技术路线
2 Beidou/GPS系统融合的基本理论
2.1 Beidou/GPS时间系统和坐标系统的统一
2.1.1 Beidou/GPS的时间基准及其统一
2.1.2 Beidou/GPS的坐标基准及其统一
2.2 Beidou/GPS定位的函数模型
2.2.1 非差定位的函数模型及其线性化
2.2.2 差分定位的函数模型及其线性化
2.3 随机模型
2.3.1 高度角模型
2.3.2 信噪比模型
2.3.3 验后方差模型
2.3.4 几种模型的比较
2.4 小结
3 单历元解算变形信息的理论与方法
3.1 Beidou/GPS单历元解算变形监测信息的似单差模型
3.1.1 高精度Beidou/GPS变形监测的特点
3.1.2 基本数学模型
3.1.3 模型误差定性分析
3.2 双差模糊度的约束解
3.3 适用于大范围变形量的变形信息获取方法
3.4 实验分析
3.4.1 实验一
3.4.2 实验二
3.5 小结
4 误差改正模型与提高算法稳定性的方法
4.1 误差改正模型
4.1.1 与卫星有关的误差
4.1.2 与传播路径有关的误差
4.1.3 与接收设备有关的误差
4.2 提高算法稳定性的方法
4.2.1 监测点变形量对超宽巷模糊度约束解的影响
4.2.2 卫星高度角对超宽巷模糊度约束解的影响
4.2.3 伪距双差求解监测点近似坐标的可行性研究
4.2.4 逐星筛选超宽巷模糊度的方法
4.3 单历元解算变形信息的质量评价
4.4 小结
5 Beidou/GPS技术在矿区开采沉陷监测中的应用
5.1 监测方案的设计
5.2 矿区高精度Beidou/GPS三维变形监测基准网的建立
5.2.1 基线解算
5.2.2 Beidou/GPS空间无约束网平差的基本模型及其精确度评价
5.3 Beidou/GPS变形信息快速解算软件的研制
5.3.1 软件的编码
5.3.2 软件的实现
5.4 变形数据分析
5.4.1 变形量的解算
5.4.2 成果检核
5.5 移动变形曲线图的绘制
5.6 小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 论文的创新之处
6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介及读博期间主要科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]厚松散层重复开采地表移动变形特征比较与分析[J]. 吕伟才,高井祥. 工程勘察. 2014(02)
[2]GPS RTK技术性能及在地质勘查中的应用[J]. 郭鑫,赵际新. 吉林地质. 2013(04)
[3]上海北斗连续运行参考站系统（SHBD-CORS）的建设与精度测试[J]. 林国利,张文言,於永东,韩伟浩. 测绘通报. 2013(11)
[4]新疆天文台本地连接测量的GPS资料归算[J]. 张阿丽,熊福文,朱文耀. 大地测量与地球动力学. 2013(05)
[5]真空激光准直系统在葛洲坝变形监测中的应用[J]. 李秋炎,宫玉强. 水电自动化与大坝监测. 2013(04)
[6]IBIS-S遥测系统在桥梁变形监测中的应用研究[J]. 孙恒,董杰. 工程勘察. 2013(08)
[7]矿区高精度GPS地表变形监测体系[J]. 张敬霞,刘超,龙仁波,王建鹏. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2013(07)
[8]单站GPS测速在实时地震监测中的应用[J]. 张小红,郭博峰. 地球物理学报. 2013(06)
[9]非组合与组合PPP模型比较及定位性能分析[J]. 张小红,左翔,李盼. 武汉大学学报(信息科学版). 2013(05)
[10]Advances, Problems and Prospects of Modern Geodesy Applied in Tibetan Geodynamic Changes[J]. SUN Wenke,ZHOU Xin. Acta Geologica Sinica（English Edition）. 2013(02)
博士论文
[1]多频GNSS精密定位理论与方法研究[D]. 于兴旺.武汉大学 2011
[2]差分GPS/INS组合定位定姿及其在MMS中的应用[D]. 孙红星.武汉大学 2004
硕士论文
[1]基于GPS技术的桥梁变形监测研究[D]. 张胜伟.山东理工大学 2012
[2]单历元似单差GPS模型在滑坡监测中的应用及滑坡变形分析[D]. 张宝利.长安大学 2006
本文编号：3131232
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