搜索
GPS原理及其在变形监测中的应用导师：董红娟答辩人：李硕专业：测绘工程2014年6月18日毕业论文答辩2014.06第二章GPS基本原理21134答辩提纲第四章GPS变形监测数据分析原理第三章GPS在变形监测中的应用第一章绪论1.1概述变形监测是指监测工程建筑物或构筑物的地基沉降位移以及整体的倾斜变形情况，其关键在于捕捉变性敏感部位和各观测周期间的变形点的变形信息。1.第一章绪论2014.061.2GPS变形监测研究意义随着科技的发展和大型机械的产生和应用，各类大型建筑在经济发展和人民生活中发挥着重要的作用，同时其安全问题也是备受人们的关注。所以及时准确地掌握各类工程的变形情况达到预防工程变形灾害的目的，就显得尤为重要！2014.06第二章GPS基本原理2.1GPS的特点2.2GPS定位原理2.1GPS的特点（1）定位精度高（2）观测时间短（3）测站间无需通视（4）可提供三维坐标（5）仪器操作简便（6）全球全天候作业（7）功能多，应用广2014.062.2GPS定位原理GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的。如图所示,在待测点Q设置GPS接收机,在某一时刻同时接收到3颗(或3颗以上)卫星S1、S2、S3所发出的信号。通过数据处理和计算,可求得该时刻接收机天线中心(测站点)至卫星的距离P1、P2、P3。根据卫星星历可查到该时刻3颗卫星的三维坐标(X1,Y1,Z1),j=1,2,3,从而由下式解算出Q点的三维坐标(X,Y,Z)。2014.061S第三章GPS在变形监测中的应用3.1GPS网的精度设计3.2GPS网的基准设计3.3GPS监测网的网形设计3.1GPS网的精度设计3.2GPS网的基准设计（一）基准设计考虑的问题：（1）为求定GPS点在地面坐标系中的坐标，应在地面坐标系中选定起算数据和联测原有控制点若干，用以坐标转换。（2）为保证GPS网进行约束平差后坐标精度的均匀性以及减少尺度比例误差影响，对GPS网内重合的国家点或城市控制点，对他们要适当构成长边图形。3.2GPS网的基准设计（3）GPS网经过平差以后，得到GPS点在地面坐标系中的大地高，为求得GPS点的正常高，可视具体情况联测高程点，联测的高程点均匀分布于网中。（4）新建GPS网的坐标系应尽量与测区过去采用的坐标系统一致。如果采用的是地方独立坐标系，还应了解：（1）采用的参考椭球（2）坐标系的中央子午线经度（3）起算点的坐标3.3GPS监测网的网形设计（1）监测点应尽量布设在地表变的敏感地带及不稳定的待测区域。（2）测站应远离大面积平静的水面。（3）测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中。（4）监测点远离电台、电视台以及高压线、变压器，高层建筑物等干扰源。（5）应选择几何强度较高，并且有较多复测边和闭合条件的边连式作为其图形结构。第四章GPS变形监测数据分析原理4.1GPS变形监测实例4.2数据处理过程4.3数据处理结果4.1GPS变形监测实例以大坝GPS自动化变形监测系统模型的建立作为例子来简要说明数据的采集和处理方法流程：某大坝的现场分布图4.2数据处理过程共有两期对大坝的监测数据，将坝体外的两个点视为基准点，对整个网进行整体基线解算和网平差，输出各个点的坐标及精度评定结果；然后以第一期观测的基准点GC06、GC11为固定点，利用第二期数据进行基线解算和网平差，并对各个点的精度进行检核是否在控制的范围内，如果超出限差，需要对数据进行进一步的处理，然后同比第一期处理的OP05、OP04、OP03点的坐标进行对比，比较两期观测中，大坝总体的结构位移，从而对其稳定性进行分析。4.3数据处理结果将两组数据用1954北京坐标系下的坐标表格对比：（注：差值是第一期与第二期之差）East（y）North（x）Elves（Z）GC06第一期478465.3212967440.5341236.082第二期478465.3212967440.5341236.082差值0.000.000.00GC11第一期478832.8902967870.3831233.725第二期478832.8902967870.3831233.725差值0.000.000.00OP03第一期478345.3212968025.3591231.698第二期478345.3222968025.3611231.697差值-0.001-0.0020.001OP04第一期478209.3142967889.2691231.693第二期478209.3172967889.2701231.695差值-0.003-0.001-0.002OP05第一期478169.3432967663.7741231.684第二期478169.3452967663.7751231.687差值-0.002-0.001-0.003通过上述图可分析得：两期观测中，第一期为自由控制网，第二期为第一期在北京1954坐标系中网平差结果的基础上以GC06、GC11为基准点进行约束控制网平差，可得两次观测中最大点的坐标差值不大于3mm，3mm是在对大坝进行采取一定救护措施的限差之内，说明在两次观测中，大坝标志点没有发生明显的变化。总结：GPS技术以其全天候、高精度、高速度、实时三维定位、误差不随定位时间而积累、高自动化等特点优于传统的测量技术,对于变形监测是一种非常有效的方法。谢谢大家！