[发明专利]一种基于GNSS定位技术的三维地表位移监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于GNSS定位技术的三维地表位移监测方法，包括如下步骤：步骤100、建立基站，以每个基站作为中心设置多个监测点；步骤200、建立包括基站和监测点的监测区，在所述监测区内基于卫星定位确定每个所述基站和每个所述监测点的平面坐标；步骤300、通过超宽带无线电波飞行时间测距技术实时获取基站与监测点、以及各个监测点之间的距离变化，并基于实时的距离变化解算出实时的相对位置变化进行预警；还包括基于前述检测方法的系统。本发明利用超宽带无线电波飞行时间测距技术，实时获取各监测点之间、监测点与基站之间的距离变化，进一步的解算出实时相对位置变化，为实时位移测量提供了技术保障，对突发灾害预警提供了时效方面的保障。

技术领域

本发明涉及监测系统技术领域，具体涉及一种基于GNSS定位技术的三维地表位移监测系统及方法。

背景技术

在工程和地质灾害防灾减灾领域，对于潜在灾害体的表面位移变化监测处于十分重要的地位，如何能够实时的获取被测点的位移信息以及如何实现快速、有效预警是目前亟待解决的重大难题。

目前，用于自动化地表位移监测的设备主要有：拉线式地表位移监测仪、激光式地表位移监测仪、时域反射法、GPS监测系统等。拉线或激光式地表位移监测仪属于相对位移监测法，实时测量两点间距离变化，具有精度高、不受天气影响、低功耗的优点，但只能测量一维方向上的位移变化；时域反射法也属于一维测量，可测量出沿线任意一点的变形，这种方法技术上实现过于复杂，技术层面尚不十分成熟，应用很少；基于卫星定位的GPS (GNSS)是近几年迅速发展起来的新技术，已经越来越多的在地质、工程领域开始应用，就目前的应用方式和应用效果来看，主要存在以下不足：

(1)简单集成

目前，GNSS应用于安全监测，是应用于测绘领域的传统方法，在结构上包括天线、接收机、无线收发机、电池等分体式组合，造成大量应用时现场安装过于繁琐，成本过高。

(2)基于卫星的高精度坐标解算需要大量的卫星原始数据，才能够将米级的坐标精度提高到毫米级，需要将大量的原始数据进行无线传输发送，需要在现场布设足够带宽的无线网络系统，进而进行超远程传输到数据中心进行解算，这一网络需求显示在地灾现场很难满足。

(3)解算方法不合理

由于常规的高精度解算算法在计算机上完成，需要将现场原始数据通过各种技术手段传输到室内计算机上进行，这种方法占用了大量的网络资源，对网络的传输速率要求很高，这种现场采集原始数据、大量数据远程传输、数据中心计算机实时解算的方式不适用于网络不佳的地灾领域。

(4)预警方法不适用

这一问题也是目前所有安全监测普遍存在的问题，即：监测数据在数据中心进行存储管理，根据预警算法发布预警消息，这以预警方法无法在第一时间将预警信息告知现场直接受威胁人员，存在巨大安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于GNSS定位技术的三维地表位移监测系统及方法，以专业化的特征适用永久无人值守的野外现场监测系统，具有集成度高、针对性强的显著特点，以解决现有技术中的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种基于GNSS定位技术的三维地表位移监测方法，包括如下步骤：

步骤100、建立多个基站，并以每个基站作为中心设置多个监测点；

步骤200、建立包括基站和监测点的监测区，并在所述监测区内基于卫星定位确定每个所述基站和每个所述监测点的平面坐标，且将每个所述基站和每个所述监测点设定为缺省值；

步骤300、通过超宽带无线电波飞行时间测距技术实时获取基站与监测点、以及各个监测点之间的距离变化，并基于实时的距离变化解算出实时的相对位置变化进行预警。