GPS在滑坡监测中的应用及相关软件研制

摘要

滑坡灾害是全球性的主要地质灾害之一。最近几年,随着全球气候变化及板块运动异常,极端天气和地震在我国时有发生,由此引起的滑坡灾害事件也随之增加,这都给我国国家财产和人民的生命安全造成了极大威胁和损害。对滑坡进行变形监测,掌握滑坡的滑动趋势,及时对失稳滑坡进行预报并采取防灾减灾措施,减少滑坡灾害造成的损害,这是进行滑坡监测的重要现实意义。
　　本文根据滑坡监测的特点,利用GPS差分定位原理,研制了一款适合滑坡监测的数据处理软件-GPSDF。这款软件定位精度高,与滑坡监测结合紧密,实用性强。总之,GPSDF能够处理短基线GPS观测数据,得到正确地监测点位移量,并且它的解算精度能够满足滑坡监测的需要。
　　具体来说本文主要工作包括以下几个方面:
　　1、讨论了滑坡监测的概念、滑坡监测的意义以及GPS在滑坡监测领域的应用。滑坡监测的首要工作是合理设计滑坡监测方案。本文从GPS变形监测精度的确定、GPS变形监测网的网形和基准、变形监测频率等几个方面探讨了GPS监测方案需要遵循的一些原则,为监测方案的制定提供指导。
　　2、文中着重研究了监测网中基准点稳定性问题和监测点的位移的识别问题。判断点位稳定性的方法都是建立在数理统计的基础上,使用多种方法进行检验,以增加点位稳定性检验结果的可靠性。
　　3、在使用GPS技术进行定位时,无论何种定位方式,在计算测站点坐标之前,必须要获得卫星的在轨位置。而卫星的在轨坐标可由广播星历计算和精密星历内插两种方法得到。针对精密星历内插中经常出现的龙格现象,本文提出了不同时段、不同阶次的内插方法。
　　4、详细阐述了GPS差分定位的数学模型以及差分定位的误差来源,为软件的研制提供理论基础。对软件中用到的关键算法:周跳探测与修复、参考卫星的选择及组星问题、载波相位整周模糊度解算问题等都作了系统的阐述,并且通过实例验证了以上这些关键算法的正确性。
　　5、根据滑坡监测的特点,利用MATLAB的GUI工具集开发了一款GPS数据处理软件。通过试验表明:该软件探测点位位移精度能够满足滑坡监测的要求。软件中还有一些附加功能如:单点定位功能、坐标转化功能等,其正确性也得到了实例验证。

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第一章 绪论

1.1 滑坡监测概述

1.2 滑坡变形监测现状

1.3 GPS在滑坡监测中的应用

1.4本文研究的意义与主要内容

第二章 GPS滑坡监测技术

2.1 GPS滑坡监测原理

2.2 GPS滑坡监测网点位移稳定性检验

2.3 GPS滑坡监测方案设计

第三章 软件实现的理论基础

3.1 GPS差分定位概述

3.2卫星在轨位置的获取

3.3 GPS差分定位的基本数学模型

3.4观测量相关性分析

3.5 GPS在差分定位中的误差分析

第四章 软件实现中若干关键问题的研究

4.1周跳探测与修复

4.2 GPS基线解算选星问题

4.3 整周模糊度

4.4 基线向量网的平差模型

第五章 软件的设计与实现

5.1 软件介绍

5.2 软件可靠性验证

5.3 基线解算实例

第六章 结论

参考文献

个人简历、申请学位期间的研究成果及发表的学术论文

致谢