[发明专利]融合GNSS和地面监测网获取大坝实时高精度位移的方法

说明书

本发明公开了一种融合GNSS和地面监测网获取大坝实时高精度位移的方法，包括以下步骤，S1：建立地面监测网和卫星监测网；S2：将变形数据库和位移卫星数据库转化为相对于同一参考系下同一初始状态的位移；S3：对数据采集间隔时间较长的大坝表面的变形数据库进行插值，得到与大坝位移卫星数据库同步的位移数据库；S4：插值扩充后的位移数据库经降噪处理后，结合自适应加权平均法与小波降噪处理后的卫星数据库进行数据融合；S5：计算、比较并记录数据精度，根据数据精度优选小波基，得到S4中对应的融合位移序列。本发明结合自适应加权平均法对两组降噪后的数据库进行融合计算，融合后得到的数据库序列具有实时、光滑、连续、高精度、可靠的特点。

技术领域

本发明涉及融合GNSS和地面监测网获取大坝实时高精度位移的方法，属于大坝安全监测领域。

背景技术

现有大坝表面变形地面监测网常用视准线法、引张线法、激光准直法和垂线法等方式观测，其人工读数仪器和相应的自动化仪器在对坝体位移进行监控时，具备测量精度高的特点，在水平向与垂直向精度均至少达到0.1mm。但是一方面该类监测仪器失效率较高，另一方面监测频率低，人工测量频率为一个月一次左右，自动化监测频率虽不受限制，但由于其相对标准偏差较大、其失效率限制了其测量间隔时间不宜过短，所以现有地面监测网不具备对大坝位移情况进行可靠、实时监控的特点，而数据采集间隔较长，可能漏测一些重要数据。

近年来全球导航卫星系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)发展迅速，因其具有失效率较低、数据采集间隔时间较短的优势(卫星监测频率至少可达到2h/次)，基于全球定位系统(GPS，Global Positioning System)的大坝位移控制网相继应用于西龙池水库、小湾电站等水库大坝，基于卫星监测网对大坝位移进行实时监控。基于GPS对大坝位移进行监测虽有实时、自动化、准确性高等特点，但由于美国政府的GPS政策，使得未经美国政府授权的一般测量用户在接收GPS信号时其测量精度或多或少会受到影响；我国1994年启动北斗卫星导航试验系统(BDS，BeiDou Navigation Satellite System)建设，北斗卫星系统发展成熟时其静态测量精度可以达到大坝位移监控的要求。但是值得关注的是，不管是BDS或是GPS，其静态定位在水平测量上精度至多1mm、垂直测量上精度至多2mm，可以看出其精度远不及现有的大坝表面变形地面监测网。

为了实现对大坝变形情况的实时监测，掌握大坝在上游水压力、温度、时效等作用下的实时位移，且及早、准确发现大坝位移的异常现象，需要对大坝位移进行采集频率优于1天/次的监测。对于现有大坝表面变形地面监测网而言，目前尚未公开将基于GNSS的定位数据库与大坝表面变形地面监测网数据库相融合的研究成果，而融合后的数据库可将两类监测方法获取的信息所具备的优势进行互补，达到数据点分布密集、测量精度较高的特点，因此迫切需要一种方法将两类优势互补的监测方法进行有效融合。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种融合GNSS和地面监测网获取大坝实时高精度位移的方法，通过将测量结果转化到同一坐标系下，对采集间隔较长的大坝表面变形地面监测网数据库进行插值而得到与卫星监测信息同步的数据库，再分别对两组采集频率相同的数据库进行降噪处理，对降噪后的数据库进行整理与融合计算，实现大坝位移值实时、光滑、连续、高精度、可靠的特点。

技术方案：为实现上述目的，本发明的融合GNSS和地面监测网获取大坝实时高精度位移的方法，针对大坝在横河向、顺河向、竖直向的不同精度等级、不同监测频率、不同失效率的两组测量数据库，即大坝表面变形地面监测网获取的数据库(大坝表面变形数据库)和基于GNSS的大坝位移卫星监测网获取的数据库(大坝位移卫星数据库)，实现两类监测方法对大坝三向位移上的数据融合，包括以下步骤：

S1：建立大坝表面变形地面监测网，以及建立基于GNSS的大坝位移卫星监测网；