电离层活跃区域的GPS地表形变监测方法研究

摘要

地质灾害给人类的生产生活带来了巨大的损失，位移变形信息是地质灾害体发生灾变的最直观的前兆信息，是地质灾害预报与预警的主要依据，因此变形监测是主动防灾减灾的重要手段。GPS技术问世以来，由于其具有全天候、全天时、高精度、易操作以及能直接获取观测站点三维位置信息等优势，使其在地质灾害变形监测中的应用越来越广泛。由于SA政策关闭后，电离层误差成为影响GPS定位精度的主要因素，本文针对在电离层活跃区域，GPS在地表形变监测中存在的相关问题进行了研究:
　　(1)分析了电离层延迟一阶项及高阶项的影响。在常规的GPS数据处理中，通常是通过双频消电离层线性组合的方法消除电离层一阶项影响，余下的高阶项忽略不计。然而在电离层活跃年份，高阶项的电离层残差也会产生厘米级的定位误差。
　　(2)基于三差法周跳探测方法，详细列出了电离层延迟、对流层延迟、多路径效应以及高度角等各因素对该方法的影响，探究了该方法探测周跳的稳健性。
　　(3)研究采用单双频混合的布网模式，通过外围少数的双频站点生成区域大气延迟误差，改正内部单频数据，从而在降低监测费用的同时保证了形变监测精度。通过程序设计语言实现单双频混合数据处理算法，数值结果表明该方法在电离层活跃区域能有效消除大气延迟误差，提高了单频数据精度。
　　(4)由于在地表形变监测中，在监测区域内部不容易找到稳定的基准点，因此基准站距离监测站较远。此时由于基线较长，基线两端站点大气延迟空间相关性减弱，影响了基线解算精度。因此，提出了一种似导线平差方法，在组基线时通过监测站之间传递，缩短了基线长度，最后通过对所有基线结果整体平差，从而提高了基线精度。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 地表形变监测概述

1．1．1 地表变形监测概念

1．1．2 地表变形监测必要性

1．2 GPS应用于地表形变监测

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 目前存在的问题

1．3 论文内容及组织结构

2 GPS地表形变监测的数据处理方法

2．1 数据处理中的误差分析

2．2 电离层误差分析

2．3 周跳探测

2．3．1 三差法周跳探测原理

2．3．2 影响因素分析

2．4 模糊度解算

3 连续自动监测数据处理软件设计与实现

3．1 引言

3．2 软件整体设计思路

3．3 功能模块设计

3．3．1 工程管理模块

3．3．2 数据解算模块

3．3．3 报表生成模块

3．3．4 数据可视化模块

3．3．5 变形分析模块

3．4 系统实现和算例验证

3．5 本章小结

4 GPS单双频混合方法在地表形变监测中的应用

4．1 引言

4．2 单双频混合GPS方法原理

4．3 静态实验与结果分析

4．3．1 数据来源

4．3．2 区域大气延迟误差残余量计算

4．3．3 解算精度分析

4．4 动态实验与结果分析

4．4．1 数据来源

4．4．2 区域大气延迟误差残余量计算

4．4．3 解算精度分析

4．5 本章小结

5 GPS地表形变监测的似导线平差法

5．1 引言

5．2 GPS似导线平差法原理

5．3 实验与结果分析

5．3．1 数据来源

5．3．2 数据处理与结果分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要研究成果

致谢