基于Beidou-GPS組合的礦山開采地表沉陷監(jiān)測方法研究.pdf

1、本文在分析采用Beidou/GPS進行變形監(jiān)測的基本原理和已有似單差理論的基礎上，結合開采沉陷監(jiān)測的特點，建立了單歷元、高精度、快速解算大范圍變形量的基本數(shù)學模型，研究了削弱主要誤差來源的算法，并開發(fā)了對采集的數(shù)據進行高精度快速處理和有效管理的專門軟件。本文的主要研究成果如下:
　　1.研究了Beidou/GPS坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)的統(tǒng)一問題，為采用Beidou/GPS系統(tǒng)融合進行變形監(jiān)測理論提供了基準。討論了Beidou/GPS定

2、位中常用到的幾種函數(shù)模型，分別為非差模型，單差模型和雙差模型。分析了Beidou/GPS的隨機模型，通過對幾種隨機模型的比較，得出的結論為采用高度角定權最合適。
　　2.在單歷元解算變形信息的似單差算法基礎上，將似單差模型的適用范圍從GPS系統(tǒng)擴展到Beidou/GPS雙系統(tǒng)。通過數(shù)學方法證明了當變形量小于波長的一半時，雙差整周模糊度可以通過先驗信息直接固定。
　　基于似單差算法和組合波長原理，提出了一種適用于解算大范圍變形

3、量的單歷元算法。首先利用偽距差分的辦法求解出監(jiān)測點的近似坐標，進而求解兩個超寬巷雙差整周模糊度。利用兩個超寬巷雙差整周模糊度與L1/L2或B1/B2載波雙差整周模糊度之間的線性關系，直接求解出L1/L2或B1/B2載波的雙差整周模糊度，代入到似單差模型中直接求解出變形信息。該方法解決了似單差算法無法解算大范圍變形量的問題。最后通過兩個實驗驗證了該方法的正確性。
　　3.從與衛(wèi)星有關的誤差、與接收設備有關的誤差和與傳播路徑有關的誤差

4、三個方面系統(tǒng)的分析了本文算法中的誤差改正模型并研究了各類誤差對最終變形信息解算結果的影響。
　　對算法中可能存在的問題，進行了進一步的研究。由于超寬巷組合的噪聲較大，當監(jiān)測點的實際變形量接近或大于超寬巷波長的一半時，超寬巷雙差整周模糊度的固定會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，因此需要通過搜索的辦法固定超寬巷雙差整周模糊度。此外，當衛(wèi)星高度角較小時，即使變形量不大，超寬巷雙差整周模糊度也會出現(xiàn)固定失敗的情況，因此解算時也需要選擇合適的高度截止角以

5、避免這類問題的出現(xiàn)。為了提高模糊度的搜索效率，本文提出了一種逐星篩選超寬巷模糊度的方法，可以有效的剔除錯誤的超寬巷模糊度組合，大大的提高搜索效率。最后本文通過一個實例給出了單歷元解算變形信息質量評價的方法。
　　4.以顧北煤礦北一(6-2)上采區(qū)12326首采工作面為例，研究了利用Beidou/GPS技術對礦區(qū)地表沉陷進行變形監(jiān)測的方法，并從監(jiān)測方案的設計、礦區(qū)高精度Beidou/GPS三維變形監(jiān)測基準網的建立及變形信息的解算三個