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基于高精度北斗定位的地质沉降监测分析

更新时间:2009-03-28

地质环境具有很强的不稳定性,如地下水引起流沙、暗流等,不仅会对生态环境带来极大的破坏,影响公路、铁路、水电站、楼宇等人类工程活动的建设,同时还有可能诱发地质灾害,带来极大的损失,所以有必要全面加强地质监测。北斗定位系统具有测量精度高、定位快、自动化等优势,是传统光学仪器测量地质沉降无法比拟的,在实际中,为了进一步提高地质沉降监测质量,可以应用高精度北斗定位。

1 北斗地质沉降监测实现方法

北斗连续运行参考站网主要是由多个连续、固定运行的北斗参考站结合数据通信、计算机互联网技术构成的网站,可以对不同需求、不同类型的用户提供北斗卫星观测信息,如伪距、载波相位、状态信息等。在地质沉降监测活动中,北斗定位系统主要是利用卫星定位站的参考书,经过双差解算,一方面对PTK技术进行优化,另一方面对基准站、监测站的数据进行全面处理,并以基准站为参考,把握、了解监测点的形变情况,监测地质沉降活动,保证监测的精准性。在实际中,为了保证地质沉降监测形变的高精度性,需要从多个方面来保证定位精度的准确性,一般情况下,使用双频接收机,同时对B1、B2的载波信号进行处理,由于B1、B2的载波信号频率有所差异,会对电离层延迟带来不同的影响,所以同时利用B1、B2载波信号的频率,能防止电离层对电磁波产生延迟影响。对所有的北斗卫星来说,在观测数据上一直有电离层误差,综合考虑观测信息,可以利用建立模型来消除误差。高精度的北斗卫星,一方面能实现伪距输出,另一方面还可以支持载波相位、其他信息的输出,满足了定位解算的要求。

2 北斗卫星接收机的工作原理

在卫星导航接收机中,模拟前端是十分重要的组成体系,包含了RF部分、基带部分两个方面,具体而言,是由模拟转换器、带通滤波器、下变频器、低噪声放大器等几个部分构成。利用先进的技术,将模拟前端的电路集成到IC,降低模拟前端的功耗、成本及体积。在北斗卫星接收机中,数字处理通道及后续的结算用户位置、计算星历等环节,可以利用DSP、FPGA进行,通过两者联合的方式进行,在整个系统控制中,通过ARM7 MCU实现。

在微信群里留言:“我先起个头,用自己名字入联,以抛砖引玉。稚拙不要紧,编得不像样也没关系,权当文字游戏。水平有限而不怕献丑,只是想邀孩子一起试着写对联。”

3 北斗定位下的地质沉降监测

3.1 地下水监测

对于地质沉降,地下水活动是十分重要的引起因素之一,所以要对不同气候环境下的地下水活动规律进行监测、分析、掌握,了解地下水活动情况,是否引起明显的地质沉降,并掌握相对应的地质沉降信息数据,为泥石流、滑坡等地质灾害的发生提供可靠、准确的预警信息数据资料。在地下水监测过程中,监测的内容主要包括地下水水位、地下水量等两个方面。

3.2 位移监测

在建设基准站时,要尽量选择比较稳定的基岩,并将北斗接收机配置到基准站上,实现对卫星观测数据的收集、管理。一方面需要保持建设区域的开阔,保证没有大型遮挡物体干扰,提高卫星信号的覆盖区域;另一方面与大型变电站保持相应的间距,远离大功率无线基站及高压线,减少相关干扰。在实际中,基准站建设应该满足以下要求:一是应该设计成无人值守的基准站;二是确保北斗接收机的科学设置,方便数据处理中心能技术共享伪距、载波相位等信息;三是保证后备电源的有效性,确保出现断电情况后,依然能维持基准站12 h正常运行,并保存北斗数据,同时将警报发给控制中心。在进行基准站选择时,保证基准站的地理坐标是已知的坐标,在地质条件上各方面都应该保持稳固,同时观测环境上要保持良好的观测视野,不会被其他物体遮住对观测数据带来影响,此外还需要保证设备条件良好,如通信网络稳定、供电正常等。

在实际中,可以在整体区域形变特征点的基础上,分别设置相对应的地质沉降监测中心点,对于每个地质沉降监测中心点,需要配备一个高精度的北斗卫星接收机,对监测中心点的具体情况进行监测观察,包括形变程度、是否水平等。掌握了这些信息,全面把握整个区域的形变情况,反映整个区域的形变真正情况。在选择监测站点时,需要做到以下几个方面:一是地质条件中需要保持地质错层的特点,并且要有明显的位移现象;二是在观测上面需要结合具体确定位置,建立观测墩;三是要避开干扰源头,确保网络运行环境稳定、安全,保证供电稳定;四是建设观测墩时,应该将高度控制在1.5~1.7 m,避免出现多路径反射情况,防止高建筑物遮挡引起观测不准确。

3.3 沉降监测基准站选取

在地质沉降监测中位移监测的内容主要有位移变形速度、区域位移量、滑体活动范围等,在地质沉降区,位移监测主要包含深部位移检测、地表位移监测两个方面。其中地表位移监测有垂直位移量监测和平面位移量监测两项,在监测过程中,需要解决当地具体情况,选择对应的观测方法。一般而言,最稳妥的方法是利用高精度北斗卫星接收机进行位移监测,实际中,利用一台北斗接收机,可以同时实现垂直位移监测和水平位移监测。在深部位移监测中,常用的方法主要有电阻丝法、放射线同位素法、测斜仪法,其中应用最广的是测斜仪法。

3.4 地质沉降监测站设计

构建以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系。大力培育创新型领军企业,支持其建设具有国际水平的研发机构,掌控核心技术与标准。发展壮大高新技术企业,大力实施高新技术企业培育“小升高”计划,为培育企业提供全流程、专业化服务,促进面广量大的科技中小企业加快成长为高新技术企业。积极培育瞪羚、独角兽和平台型企业[4],鼓励高新区实施“瞪羚企业”培育计划。聚焦分享经济、平台经济等领域,关注产业发展新方向、新动态,及时支持新业态、新模式催生的高估值科技型企业,加强对独角兽企业的研究与扶持。鼓励龙头企业平台化转型,构建企业创新创业生态圈,跨区域、跨行业、跨所有制整合资源。

EFpdepth,j为j类土地的足迹深度,EFpdepth,reg为区域内各种土地利用类型所组成的生态足迹广度。

3.5 通信网络选择

[2]吴焕琅.基于高精度北斗定位的地质沉降监测[J].单片机与嵌入式系统应用,2013,13(12):78-81.

4 总结

参考文献:

对于地质沉降监测,包含了信息收集、传输、处理、信息反馈、预警启动等各项内容,在新时期下,伴随着科学技术的快速发展,越来越多的现代化技术、设备被应用在地质沉降监测中,改变了以往的人工监测地质沉降局面,而北斗定位系统以其独有的优势,被广泛应用在地质沉降监测中,有利于提高地质沉降监测的准确性。

[1]段亚龙.基于高精度北斗定位的地质沉降监测技术研究[J].黑龙江科技信息,2015(21):62.

例8:研究发现,我国英语学习者具备了一定的语法隐喻使用意识,但对概念语法隐喻使用匮乏,不利于体现学术语篇的抽象性与客观性;

在地质沉降监测中,做好基准站、监测站、远程监控中心、数据处理中心等的建设工作后,进行各站点的通信,通过建设通信网络,实现各站点的有效通信链路。在北斗地质监测系统中,主要通过无线WIFI、无线蓝牙、有线光纤等方式进行通信,也可以通过多种方式组合实现通信。在实际中,根据具体情况,来选择相适宜的通信方式。立足于地质监测中心点的布局设计,由于中心点间距比较小,分布在田垄间,该区域植被比较丰富,树木繁多,采用有线传输方式时,难度会比较高,所以可以考虑采用无线蓝牙、无线WIFI的传输方式,有利于信号覆盖、传输。对于北斗卫星系统,其数据量比较多、大,与其他站点的距离相对较远,所以考虑采用不同通信模式的组合,从而保证信息传输的技术、准确、就目前而言,比较理想的通信方式是网桥+无线基站+CPE。对于CPE技术,其支持无线及有线的相互切换,且支持IEEE802.11n标准,优势十分明显;网桥产品一方面传输距离很长,能利用AC进行统一管理,并支持多种加密,另一方面还支持802.11n标准。在系统通信上,利用两级无线传输技术和网桥技术,建设无线传输链路,通过CPE技术,与监测中心进行中转过渡,使得监测点能准确获取链接基站的信号,完成接入。

[3]王利,张勤,范丽红,等.北斗/GPS融合静态相对定位用于高精度地面沉降监测的试验与结果分析[J].工程地质学报,2015,23(1):119-125.

[4]靳明,曹明月,王正伟.基于高精度北斗定位的桥梁形变监测系统[J].现代商贸工业,2017(23):186-188.

在绿色思维下,可以反映出设计师的很多设计要点,在绿色理念下,以“绿色”作为设计的出发点,在这个点的基础上,设计师们进行头脑风暴,将自己的新奇创意与简洁构想表现出来。一个好的绿色设计,除了之前提到的设计点,还要注重人性化设计,即注重产品能更好的满足个人的需要,包括功能更加完善,使用起来更加安全、舒适,外观更加美观等。

[5]柳枝,陈炳富,林国利,等.北斗和GPS双系统在灾害监测中的应用[J].测绘通报,2014(7):138-139.

[6]陈国庆.永城矿区矿山地质环境监测再添“利器”[J].资源导刊,2017(9):40.

 
吕超迪,李昕荷
《河南建材》 2018年第02期
《河南建材》2018年第02期文献

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