GNSS变形监测的参考点校验系统及方法与流程

本发明涉及变形监测技术，特别涉及基于gnss(globalnavigationsatellitesystem)的变形监测技术。

背景技术：

目前基于gnss的变形监测技术，通过在测点和参考点安装gnss设备采集数据，进一步再计算判断测点是否变形，例如目前水库大坝变形监测中就是通过上述方式实现变形监测。采用上述方式进行监测时，是拟定参考点位置稳定不变，但实际情况是：参考点的位置不是稳定不变的，例如水库，蓄水运行后，在水的侵泡和巨大水压力等作用下，库岸本身及其两岸基础及边坡都会发生相应的适应调整而产生变形。因此，为了得到准确的变形监测数据，需要对参考点的位置进行校准。现有参考点的校准方法，是通过光学仪器测量得出参考点的变形量并进行校正，然而光学仪器的测量距离较小，一般在2千米范围内，这就导致了两个问题，一是受地形限制，点间测距超出了光学仪器的测量范围，使得测量结果精确度低，例如在高坝、大库的应用场景，其库区长，两岸本身及左右两岸间距离很大；二是水库大坝运行后，变形影响范围广，特别是高坝、大库等大型工程，其5千米范围内都有一定的位移量，因此光学仪器本身就处于一个不稳定的环境，使得其测量结果精确度低。由此可见，现有技术通过光学仪器来测量并校准变形监测的参考点的方式精确度低。其中，本发明中涉及到的gnss连续运行参考站，是用于向不同类型、不同需求、不同层次的用户提供经过检验的不同类型的卫星观测数据，各种改正数、状态信息等的设备，其中就包括了向用户提供本站的卫星观测数据和精确三维坐标，例如国内igs(theinternationalgnssservice)永久观测站。

技术实现要素：

本发明为解决现有变形监测的参考点的校准方式精确度低的问题，提供一种gnss变形监测的参考点校验系统及方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

gnss变形监测的参考点校验系统，包括卫星、变形监测系统、至少一个gnss参考站和至少二个gnss连续运行参考站；

所述gnss参考站用于观测卫星获取本站的观测数据，并将本站的观测数据发送到变形监测系统；

所述gnss连续运行参考站用于观测卫星获取本站的观测数据，并将本站的观测数据和本站的三维坐标发送到变形监测系统；

所述变形监测系统用于根据接收到的至少二个gnss连续运行参考站的观测数据和三维坐标，以及任一gnss参考站的观测数据解算得到该gnss参考站的三维坐标，并将该gnss参考站的当前三维坐标替换为本次解算得到的该gnss参考站的三维坐标。

作为进一步优化，上述系统包括至少三个gnss参考站，所述变形监测系统还用于计算并记录每个gnss参考站的三维坐标每次替换前后两坐标间的位移量，以及记录每个gnss参考站的三维坐标每次替换的时间，并根据记录的每个gnss参考站的三维坐标每次替换前后两坐标间的位移量和每个gnss参考站的三维坐标每次替换的时间，分别统计每个gnss参考站的三维坐标在预设时间段内的总位移量，并按照总位移量由小到大的顺序依次选取预设个数的gnss参考站，将所选取的gnss参考站的当前位置作为基准点，根据所选取的gnss参考站的观测数据和三维坐标，以及任一未被选取的gnss参考站的观测数据解算得到该未被选取的gnss参考站的三维坐标，并将该未被选取的gnss参考站的当前三维坐标替换为本次解算得到的该未被选取的gnss参考站的三维坐标，其中预设个数大于或等于2，且小于gnss参考站的总个数。

作为进一步优化，所述gnss参考站和gnss连续运行参考站采用基于北斗卫星导航技术的参考站。

gnss变形监测的参考点校验方法，基于上述的gnss变形监测的参考点校验系统，包括：

gnss参考站观测卫星获取本站的观测数据，并将本站的观测数据发送到变形监测系统；

gnss连续运行参考站观测卫星获取本站的观测数据，并将本站的观测数据和本站的三维坐标发送到变形监测系统；

变形监测系统根据接收到的至少二个gnss连续运行参考站的观测数据和三维坐标，以及任一gnss参考站的观测数据解算得到该gnss参考站的三维坐标，并将该gnss参考站的当前三维坐标替换为本次解算得到的该gnss参考站的三维坐标。

作为进一步优化，上述方法还包括：变形监测系统计算并记录每个gnss参考站的三维坐标每次替换前后两坐标间的位移量，以及记录每个gnss参考站的三维坐标每次替换的时间；

变形监测系统根据记录的每个gnss参考站的三维坐标每次替换前后两坐标间的位移量和每个gnss参考站的三维坐标每次替换的时间，分别统计每个gnss参考站的三维坐标在预设时间段内的总位移量；

变形监测系统按照总位移量由小到大的顺序依次选取预设个数的gnss参考站，将所选取的gnss参考站的当前位置作为基准点，根据所选取的gnss参考站的观测数据和三维坐标，以及任一未被选取的gnss参考站的观测数据解算得到该未被选取的gnss参考站的三维坐标，并将该未被选取的gnss参考站的当前三维坐标替换为本次解算得到的该未被选取的gnss参考站的三维坐标，其中预设个数大于或等于2，且小于gnss参考站的总个数。

作为进一步优化，所述gnss参考站和gnss连续运行参考站基于北斗卫星导航技术观测卫星。

有益效果是：本发明基于gnss技术监测变形，在对参考点(即gnss参考站)进行校验时，将需要校验的参考点与已知精确位置的gnss连续运行参考站进行组网，解算得到参考点的最新位置；由于通过gnss技术进行位置检测，gnss连续运行参考站与gnss参考站之间允许的距离能够达到上百千米甚至上千千米，远远大于光学仪器的测量距离，因此能够避免光学仪器因超出测量范围而导致精确度低的问题，同时，还能够将gnss连续运行参考站设置在工程影响范围以外，提高参考点校准的精确度。本发明特别适用于水工建筑物变形监测。

附图说明

图1是本发明实施例的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步说明本发明的技术方案。

本发明的技术方案是：

gnss变形监测的参考点校验系统，包括卫星、变形监测系统、至少一个gnss参考站和至少二个gnss连续运行参考站；

所述gnss参考站用于观测卫星获取本站的观测数据，并将本站的观测数据发送到变形监测系统；

所述gnss连续运行参考站用于观测卫星获取本站的观测数据，并将本站的观测数据和本站的三维坐标发送到变形监测系统；

所述变形监测系统用于根据接收到的至少二个gnss连续运行参考站的观测数据和三维坐标，以及任一gnss参考站的观测数据解算得到该gnss参考站的三维坐标，并将该gnss参考站的当前三维坐标替换为本次解算得到的该gnss参考站的三维坐标。

gnss变形监测的参考点校验方法，基于上述的gnss变形监测的参考点校验系统，包括：

gnss参考站观测卫星获取本站的观测数据，并将本站的观测数据发送到变形监测系统；

gnss连续运行参考站观测卫星获取本站的观测数据，并将本站的观测数据和本站的三维坐标发送到变形监测系统；

变形监测系统根据接收到的至少二个gnss连续运行参考站的观测数据和三维坐标，以及任一gnss参考站的观测数据解算得到该gnss参考站的三维坐标，并将该gnss参考站的当前三维坐标替换为本次解算得到的该gnss参考站的三维坐标。

上述系统和方法，基于gnss技术监测变形，在对gnss参考站的三维坐标进行校验时，将需要校验的gnss参考站与已知精确位置的gnss连续运行参考站进行组网，可以通过差分定位方法解算得到参考点的最新位置，达到校准gnss参考站三维坐标的目的。

对上述系统进行进一步优化，具体可以是：

上述系统包括至少三个gnss参考站，变形监测系统还用于计算并记录每个gnss参考站的三维坐标每次替换前后两坐标间的位移量，以及记录每个gnss参考站的三维坐标每次替换的时间，并根据记录的每个gnss参考站的三维坐标每次替换前后两坐标间的位移量和每个gnss参考站的三维坐标每次替换的时间，分别统计每个gnss参考站的三维坐标在预设时间段内的总位移量，并按照总位移量由小到大的顺序依次选取预设个数的gnss参考站，可以在gnss参考站未和gnss连续运行参考站联测的时间段内，将所选取的gnss参考站的当前位置作为基准点，根据所选取的gnss参考站的观测数据和三维坐标，以及任一未被选取的gnss参考站的观测数据解算得到该未被选取的gnss参考站的三维坐标，并将该未被选取的gnss参考站的当前三维坐标替换为本次解算得到的该未被选取的gnss参考站的三维坐标，其中预设个数大于或等于2，且小于gnss参考站的总个数。进行上述优化的原因是：gnss连续运行参考站与水电工程的gnss参考站之间的距离一般在几十公里甚至几百公里，由于距离长，其长基线解算参数设置多且复杂，并且为了获得精确的解算结果，还需要考虑板块运动、潮汐等多种地球运动影响，并且需要使用gnss连续运行参考站公布的精密参数信息时等待时间长，例如精密星历一般在一星期后才能公布数据。由此，导致了虽然通过gnss连续运行参考站来校准gnss参考站的位置更加精确，但是其相关设置、计算处理过程都更加麻烦，并且所需的时间长。因此，上述优化措施在统计了多个gnss参考站的位移量之后，选取出位置相对稳定的gnss参考站作为基准点，在gnss参考站之间进行组网校正，由于水电工程的gnss参考站之间的距离一般在几公里范围内，通过gnss参考站之间进行组网校正时，可以通过差分及组网消除绝大部份相关性误差，并且不需要使用gnss连续运行参考站公布的参数后验信息，不需要考虑板块运动、潮汐等多种地球运动影响。由此可见，上述优化措施的相关设置、计算数据过程相对简单，并且gnss参考站之间组网的基准点是经过筛选的，其位置更加稳定，进而也能提高gnss参考站之间进行组网校验的准确性。

gnss参考站和gnss连续运行参考站采用基于北斗卫星导航技术的参考站，采用北斗技术使得定位精确度更高。

对上述方法进行进一步优化，具体可以是：

变形监测系统计算并记录每个gnss参考站的三维坐标每次替换前后两坐标间的位移量，以及记录每个gnss参考站的三维坐标每次替换的时间；变形监测系统根据记录的每个gnss参考站的三维坐标每次替换前后两坐标间的位移量和每个gnss参考站的三维坐标每次替换的时间，分别统计每个gnss参考站的三维坐标在预设时间段内的总位移量；变形监测系统按照总位移量由小到大的顺序依次选取预设个数的gnss参考站，可以在gnss参考站未和gnss连续运行参考站联测的时间段内，将所选取的gnss参考站的当前位置作为基准点，根据所选取的gnss参考站的观测数据和三维坐标，以及任一未被选取的gnss参考站的观测数据解算得到该未被选取的gnss参考站的三维坐标，并将该未被选取的gnss参考站的当前三维坐标替换为本次解算得到的该未被选取的gnss参考站的三维坐标，其中预设个数大于或等于2，且小于gnss参考站的总个数。进行上述优化的原因可参照上述对应的系统优化措施的解释。

gnss参考站和gnss连续运行参考站基于北斗卫星导航技术观测卫星，采用北斗技术使得定位精确度更高。

实施例

下面具体举例说明本发明的技术方案。

本例的gnss变形监测的参考点校验系统，采用北斗技术，如图1所示，包括包括卫星、变形监测系统、北斗参考站一、北斗参考站二、北斗参考站三、北斗连续运行参考站一和北斗连续运行参考站二；变形监测系统分别与北斗参考站一、北斗参考站二、北斗参考站三、北斗连续运行参考站一和北斗连续运行参考站二连接通信。

对北斗参考站一、北斗参考站二和北斗参考站三进行校准时，采用以下步骤：

步骤一、北斗参考站一、北斗参考站二和北斗参考站三分别观测卫星获取本站的观测数据，并将本站的观测数据发送到变形监测系统；北斗连续运行参考站一和北斗连续运行参考站二观测卫星获取本站的观测数据，并将本站的观测数据和本站的三维坐标发送到变形监测系统。

步骤二、变形监测系统根据接收到的北斗连续运行参考站一的观测数据和三维坐标、北斗连续运行参考站二的观测数据和三维坐标，以及北斗参考站一的观测数据，通过差分定位方法解算得到北斗参考站一的三维坐标，并将北斗参考站一的当前三维坐标替换为本次解算得到的北斗参考站一的三维坐标，同时计算并记录北斗参考站一、的三维坐标本次替换前后两坐标间的位移量，以及记录北斗参考站一的三维坐标本次替换的时间。与上述同理，根据相应数据分别解算得到北斗参考站二和北斗参考站三的三维坐标并进行相应替换，同时分别计算并记录北斗参考站二和北斗参考站三的三维坐标本次替换前后两坐标间的位移量，以及分别记录北斗参考站二和北斗参考站三的三维坐标本次替换的时间。

步骤三、定期或不定期执行步骤一和步骤二，一般每季度或更长的时间执行一次，并执行步骤四。步骤四、变形监测系统根据记录的北斗参考站一、北斗参考站二和北斗参考站三的三维坐标每次替换前后两坐标间的位移量和北斗参考站一、北斗参考站二和北斗参考站三的三维坐标每次替换的时间，分别统计北斗参考站一、北斗参考站二和北斗参考站三的三维坐标在预设时间段内的总位移量。

步骤五、在gnss参考站未和gnss连续运行参考站联测的时间段内，变形监测系统按照总位移量由小到大的顺序选取2个北斗参考站，本例假设北斗参考站一和北斗参考站二在预设时间段内的总位移量都小于北斗参考站三，则选取的参考站为北斗参考站一和北斗参考站二，然后将北斗参考站一和北斗参考站二的当前位置作为基准点，根据北斗参考站一和北斗参考站二的观测数据和三维坐标，以及北斗参考站三的观测数据，通过差分定位方法解算得到北斗参考站三的三维坐标，并将北斗参考站三的当前三维坐标替换为本次解算得到的北斗参考站三的三维坐标。