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GPS形变监测自动解算与数据分析系统的研究与实现

作　者: 李涛
导　师: 张锦
学　校: 太原理工大学
专　业: 地图制图学与地理信息工程
关键词: GPS 形变监测 实时处理 自动解算
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


应用GPS进行形变监测具有全天候、可实时、精度高等特点。基于GPS开发实时、自动解算的形变监测系统,对于矿区的地表形变监测和灾害预警具有重要意义。矿区的地表形变如沉降、塌陷、地裂缝、边坡失稳等都会对矿区安全生产造成灾害性的影响。从安全生产的角度,自动形变监测系统有助于科学的评价区域的安全状态,减少由于灾害而造成的人员和财产的损失。本文对GPS形变监测自动解算与分析系统的基本理论、方法和实现技术进行了具体的研究,主要包括以下内容:首先,对全球导航卫星系统GNSS的现状和动态、理论和技术,以及形变监测系统的应用现状进行了分析总结,分析表明综合GPS、测量机器人和其它技术的集成形变监测系统是地表形变监测的有效实用技术和发展趋势。阐述了GPS相对定位数据处理的主要步骤以及本文软件解算系统所采用的卫星位置计算、电离层改正、对流层改正、周跳探测和修复、整周模糊度确定等处理方法和使用技巧。给出了单基线解算在矿区形变监测的应用实例,对三个区域的形变监测单基线解算结果进行了初步分析,指出单基线解算对于矿区形变分析计算是有效的、实用的。结合矿山地表形变的特点和矿区地表形变监测的主要技术,设计了综合的矿山地表形变监测系统的集成方案和总体构架。并以GPS形变监测系统为例,设计了GPS形变监测系统的结构和功能。使用VB语言开发了GPS形变监测自动解算与数据分析系统,初步实现了数据接收与存储、定时自动解算等功能,并结合实例分析了基线解算的精度,结果显示开发的GPS形变监测自动解算与数据分析系统处理基线的结果与商用软件处理基线的结果相差在5mm以内。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第一章 概述  9-17
  1.1 引言  9
  1.2 全球导航卫星系统GNSS 现状  9-10
  1.3 GPS 数据处理方法的研究现状  10-12
  1.4 建立GPS 形变监测系统的目的和意义  12-16
    1.4.1 GPS 在形变监测方面的三种应用模式  13-14
    1.4.2 GPS 形变监测系统  14-15
    1.4.3 GPS 与其他技术设备的联合监测系统  15-16
  1.5 主要研究内容和意义  16-17
第二章 GPS 形变监测基线解算与数据处理  17-25
  2.1 引言  17
  2.2 周跳探测和修复  17-18
    2.2.1 周跳的产生  17
    2.2.2 多项式拟合法探测和修复周跳  17-18
  2.3 整周模糊度的确定  18-19
  2.4 基线解算模式  19-22
    2.4.1 GPS 基线处理流程  19
    2.4.2 GPS 基线解算方程  19-22
  2.5 GPS 形变监测数据处理与分析  22-24
  2.6 本章小结  24-25
第三章 矿山地表形变与监测  25-33
  3.1 引言  25
  3.2 矿山地表形变类型和特点  25-27
    3.2.1 井工开采和地表形变  25
    3.2.2 露天开采和地表形变  25-26
    3.2.3 地表形变的分类和特点  26-27
  3.3 地表监测技术和特点  27-29
    3.3.1 测量机器人技术  27
    3.3.2 GPS 技术  27-28
    3.3.3 激光三维扫描技术  28
    3.3.4 光学遥感技术  28
    3.3.5 雷达遥感技术  28-29
    3.3.6 地学传感器  29
  3.4 地表形变监测总体设计  29-31
    3.4.1 技术特点  29-31
    3.4.2 总体结构  31
  3.5 GPS 形变监测数据处理系统  31-32
    3.5.1 GPS 形变监测数据处理系统结构划分  31
    3.5.2 GPS 形变监测数据处理系统功能划分  31-32
  3.6 本章小结  32-33
第四章 GPS 形变监测系统的实现与应用实例  33-61
  4.1 引言  33
  4.2 主要功能实现方案  33-46
    4.2.1 接收机操作  33-40
    4.2.2 数据传输  40-42
    4.2.3 文件管理  42-43
    4.2.4 自动定时解算  43
    4.2.5 Access 数据库设计  43-46
  4.3 系统实现  46-51
    4.3.1 系统菜单与界面  46-48
    4.3.2 特色功能  48-51
  4.4 实例分析  51-60
  4.5 本章小结  60-61
第五章 结论和建议  61-63
  5.1 主要工作与结论  61
  5.2 问题与建议  61-63
参考文献  63-68
致谢  68-69
攻读硕士研究生学位期间发表学术论文和参与科研项目  69

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 卫星大地测量与空间大地测量 > 全球定位系统（GPS）
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