gnss实时相对定位技术及其在滑坡监测中的应用研究

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1、分类号:P2210710-2015126038硕士学位论文GNSS实时相对定位技术及其在滑坡监测中的应用研究万凌川导师姓名职称张菊清教授黄观文副教授申请学位级别硕士学科专业名称大地测量与测量工程论文提交日期2018年4月18日论文答辩日期2018年6月5日学位授予单位长安大学GNSSREAL-TIMERELATIVEPOSITIONINGTECHNOLOGYANDITSAPPLICATIONINLANDSLIDEMONITORINGADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WanLin

2、gChuanSupervisor：Prof.ZhangJuQingAssociateProf.HuangGuanWenChang’anUniversity,Xi’an,China摘要当前，我国GNSS用户已可以接收到来自GPS、GLONASS、GALILEO以及BDS的四大全球卫星导航系统所提过的导航、定位、授时服务。而近年来，随着实时通讯技术的迅猛发展，高精度的GNSS实时定位服务也已被广泛应用于多种行业中。我国是地质灾害频发的国家，这其中尤以滑坡造成的人员伤害和财产损失最为巨大，如何科学有效地掌握滑坡体在崩塌前的微小形变，在我国有着十分突出的

3、现实意义。由于GNSS相比于其他测量监测手段，在实时性、智能性等方面具有较高的优势，因此基于高精度实时定位的滑坡监测已经引起了越来越多的关注。在GNSS高精度定位技术中，相对定位可消除或大幅度削弱绝大部分的系统误差，从而更加快速、准确地获得高精度定位结果，业已成为高精度实时滑坡监测的主要作业方式。本文在GNSS相对定位理论研究基础上，重点研究了实时滑坡变形监测条件下的周跳探测、模糊度快速固定、多系统联合定位等关键技术，并基于模拟位移平台分别检验了采用GNSS在短基线、中基线条件下对分米级位移的监测能力，同时将GNSS实时相对定位技术应用于泾阳滑坡

4、体，将长期监测所得结果序列与全站仪监测序列进行对比分析，以验证GNSS实时定位技术应用于滑坡形变监测的有效性。本文主要研究内容及结论如下：1.针对GNSS载波相位相对定位中周跳探测问题，深入探讨了M-W组合及LG组合两种双频周跳探测方法，伪距相位、无几何相位两种三频周跳探测方法采用历元间求差进行实时周跳探测的阈值、不敏感周跳等特性。采用BDS、GPS实测静态、缓动态数据对不同周跳探测方法性能予以验证分析。结果表明：不同方法都存在不敏感周跳，但联合多种探测方法能够显著减少周跳漏判的可能性；同时三频无几何相位组合完全满足缓动态条件下的周跳探测要求。2

5、.详细阐述了模糊度参数估计及LAMBDA模糊度解算相关理论，并给出了LAMBDA中最为核心的Z变换矩阵构造方法；针对复杂条件下模糊度难以全部准确固定的问题，在分析已有模糊度部分固定子集筛选准则的基础上，提出了一种更适用于峡谷地区复杂条件下滑坡实时形变监测的模糊度部分固定综合筛选法，基于实测数据对本文所提方法更优性予以了验证。3.目前人们在设计多系统组合定位程序时，所采用的组合方法通常为基于坐标估值域、法方程域及观测方程域等；对于后两者，人们往往认为其具有等价性，从而缺乏对I其异同性的相关分析。本文基于对不同方法函数模型的分析，进而推导出该两种方法

6、在静态解算条件下具有等效性，而动态条件观测方程域组合更具理论严密性、结果更优的结论，并基于实测短基线数据对以上推论予以验证。4.为了验证GNSS实时定位在滑坡监测中的有效性，通过位移平台模拟滑坡体滑动过程，并用短距离，中距离（1KM，60km）的GNSS基线对形变过程进行了监测。实验结果表明，采用短基线、中基线进行滑坡实时形变监测均能对滑坡体分米级的位移进行有效监测，但中基线受制于其本身观测精度，监测结果序列会出现厘米级波动，因此其针对厘米级的滑坡体位移监测可靠性将极大降低。基于泾阳庙店黄土滑坡监测项目，将GNSS实时相对定位技术241天的监测结

7、果与高精度全站仪监测数据进行了对比分析，结果表明，GNSS实时相对定位技术监测结果与全站仪监测结果在E,N,U三个方向上均具有极高的符合度，在E,N,U三方向长期监测结果相差分别为：2，0，1；监测过程中最大相差分别为：3，6，9(mm)。因此，GNSS实时定位技术完全满足滑坡监测的精度需求。关键词：GNSS相对定位，实时周跳探测，模糊度固定，多系统联合定位，滑坡监测IIAbstractThefrequentoccurrenceofgeologicaldisastersinourcountryisoneofthemostseriousinjuri

8、esandpropertylossescausedbythelandslide.Beforethelandslidedisaster,t