[发明专利]一种双层多维滑坡监测方法

说明书

本发明公开了一种双层多维滑坡监测方法，1）构建双层滑坡监测系统，系统包括由基准站和若干个监测站组成的第一层监测网，及由各个监测站之间组成的第二层监测网，每个监测站和基站使用多模接收机，将原始观测数据和星历通过4G网络发送到远程服务端进行解算；2）第一层监测网对每个监测站进行位移监测，得到监测站坐标和位移形变量；3）第二层监测网对监测区域的姿态角进行监测，得到滑坡体姿态角；4）根据步骤2）得到监测站坐标和位移形变量，结合步骤3）得到的滑坡体姿态角，得到直观的滑坡体形变趋势。该方法充分利用各个监测站间的基线关系，对监测点位移形变量和坡体姿态变化进行实时监测，实现多维度形变量和姿态角的双层监测。

技术领域

本发明涉及地质监测技术领域，具体涉及一种双层多维滑坡监测方法。

背景技术

滑坡监测一直是当下研究的重点，坡体形变监测主要依据于对滑坡体结构特征变化从而做出判断。传统的GNSS滑坡监测利用RTK技术求解出毫米级的定位精度，系统进行站点布置时，需要在监测区域布置多个卫星监测站和一个基准站，系统根据监测站相对基站的形变位移量判断滑坡形变程度，这种方法其缺点在于由于采用的是单点监测，无法对滑坡体的整体形变趋势做出预判，且没有充分利用各个监测点之间形成的基线关系。通过利用相邻监测点间形成的不同基线，利用GNSS多基线姿态测量技术，可以求得滑坡体姿态角变化，从而更加全面地判断出滑坡体的形变趋势。此外，监测系统定位精度受到卫星周跳，多径等影响，结合扩展卡尔曼滤波和最小二乘法可以估计出系统最优值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种双层多维滑坡监测方法，该方法充分利用个监测站间的基线关系，对监测点的位移形变量和坡体姿态变化进行实时监测，实现多维度形变量和姿态角的双层监测。

实现本发明目的的技术方案是：

一种双层多维滑坡监测方法，包括如下步骤：

1)构建双层滑坡监测系统，所述系统包括一个基准站和若干监测站，基准站位于滑坡体外固定不动的区域，监测站布置在滑坡体中，系统第一层监测网由基准站和各个监测站组成，第二层监测网由各个监测站之间组成，每个监测站和基站都使用多模接收机，将原始观测数据和星历通过4G网络发送到远程服务端进行解算；

2)第一层监测网对每个监测站进行位移监测，得到监测站的坐标和位移形变量；

3)第二层监测网对监测区域的姿态角进行监测，得到滑坡体的姿态角；

4)根据步骤2)得到监测站坐标和位移形变量，结合步骤3)得到的滑坡体的姿态角，得到直观的滑坡体形变趋势。

步骤2)中，监测站的坐标和位移形变量的求解，包括如下步骤：

2-1)基站和监测站建立载波双差观测方程，消除GNSS信号在电离层和对流层传输过程中产生的误差，载波双差观测方程为：

上述公式(1)中，为监测站和基站的载波双差值，首先对基站和监测站接收机对同一颗卫星j的载波观测值做差，另取一颗卫星k进行观测再做双差；为接收机到卫星的几何距离双差值，求解前基站位置需提前已知；λ为载波波长；为载波矫正量，当监测站和基站距离较近时，载波矫正量可以忽略；B^j和B^k是接收机对卫星j和k的单差载波相位偏差；ε是测量噪声误差；

2-2)利用扩展卡尔曼滤波，得到系统对监测点形变量的最优估计，建立的观测模型为：

K＝PH(HPH^T+R)^-1 (2)

P_new＝(I-KH)P_last (4)