[发明专利]一种基于倾角传感的GNSS监测数据处理方法

说明书

本发明公开了一种基于倾角传感的GNSS监测数据处理方法，该方法包括以下步骤：S1：通过GNSS获取监测点处的GNSS监测设备中心平面位移分量，通过双轴倾角传感器阵列获取安装立柱的倾斜角度，对平面位移分量进行预处理；S2：平面位移分量包括X位移分量和Y位移分量，预处理后的X位移分量和Y位移分量合成位移矢量，对位移矢量进行倾角归算修正；S3：当监测点主形变方向已知时，将修正后的位移矢量投影到主形变方向，以投影解析值按时间序列绘制监测点的形变过程曲线，来表征该监测点的形变特征。通过该方法，解决了GNSS位移监测过程中，真实变形矢量与数据表征矢量不相符的问题，具有监测数据可靠、观测精度高、数据分析简便和表征结果直观等优点。

技术领域

本发明涉及地表形变监测领域，具体涉及一种基于倾角传感的GNSS监测数据处理方法。

背景技术

全球卫星导航定位系统(global navigation satellite system)，简称GNSS，目前主要有美国的GPS、俄罗斯的GLONAS、中国的COMPASS以及欧盟的GALILEO。通过GNSS可在任何时刻、任何位置为不同用户提供动态的三维位置，已经广泛应用到大地检测、精密工程测量、形变监测等领域。

目前，对滑坡等地质灾害进行变形监测时，主要观测一系列因素随时间的变化量，如地表位移特征、降雨量、地下水位等，其中位移类监测其成果直观，成效明显，是最重要的变化量监测特征，故位移监测手段得到了最为广泛的应用。通过监测对象的移动方向、移动量和移动速度等特征的一项或多项，就能很大程度上的达到监测滑坡区域的目的。当前对移动特征的监测主要是采取GNSS地表位移监测方式，其作业方式简单方便，具有监测站间无需通视、能同时测定点的三维位移、不受气候条件限制等优点，能实现自动化的三维坐标监测。GNSS地表位移监测数据处理时多采用测量坐标系下坐标分量或二者合成矢量来表征变形体变形程度，其中最值得关注的是变形体沿主变形方向的位移量。

在地质灾害监测中，GNSS位移监测点是反映地表形变信息的基础，但在监测作业中，监测站常常需要浇筑立柱并设基础水泥墩保护，实际监测点与目标监测点之间存在立柱高度差、角度倾斜差等，导致观测值中引入了新的误差。实际监测中，目标监测对象为立柱底部中心点，即实际地表位移点，而实际监测对象为接收机中心，参照图4。在地表监测中，主要关注两期监测数据中所求得监测点之间的差值，而不是监测点本身的坐标，这样两期监测中所含的共同系统误差虽然会分别影响两期的坐标值，但却不会影响所求得的变形量。但在地表变形过程中，由于立柱倾斜带来倾角误差，常常不能保证目标监测点与实际监测点处于同一竖直线上，实际高差小于立柱高差，即真实变形矢量与数据表征矢量不符从而引起位移测量的误差，使观测精度及可靠性难以保证。同时，目前技术人员常用的地表位移监测方法为传统的位移分量合成法，该方法以位移标量和位移方位角表征平面位移矢量，存在计算解析较繁琐，表征结果欠直观等问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于：提供一种能够有效分析地表形变监测数据的分析方法，能够解决GNSS位移监测过程中真实变形矢量与数据表征矢量不相符的问题，具有监测数据可靠、可提高观测精度、监测数据分析简便和表征结果直观等优点。

本发明采用了如下的技术方案：

一种基于倾角传感的GNSS监测数据处理方法，该方法包括以下步骤：

S1：通过全球卫星导航定位系统GNSS获取监测点处的地表形变监测数据，通过双轴倾角传感器阵列获取安装立柱的姿态数据，监测数据包括GNSS监测设备中心平面位移分量，姿态数据包括安装立柱的倾斜角度，对平面位移分量进行预处理；

S2：所述平面位移分量包括X位移分量和Y位移分量，预处理后的X位移分量和Y位移分量合成位移矢量，对位移矢量进行倾角归算修正；

S3：当监测点主形变方向已知时，将修正后的位移矢量投影到主形变方向，以投影解析值按时间序列绘制监测点的形变过程曲线，来表征该监测点的形变特征。