基于gnss技术三维位移自动化监测系统课件.ppt

基于GNSS技术三维位移自动化监测系统上海华测导航技术有限公司系统集成部 邱匡成2010年10月基于gnss技术三维位移自动化监测系统目录目录一、应用背景一、应用背景二、应用范围二、应用范围三、系统组成三、系统组成四、各部分功能与介绍四、各部分功能与介绍五、系统特点五、系统特点六、系统关键技术六、系统关键技术七、应用实例七、应用实例—拉西瓦水电站果卜岸坡监测拉西瓦水电站果卜岸坡监测八、核心软件证书八、核心软件证书九、应用案例九、应用案例基于gnss技术三维位移自动化监测系统GNSS即全球卫星导航定位系统（Global Navigation Satellite System），目前GNSS泛指美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO以及中国的COMPASS（北斗），目前使用范围较多的是美国的GPS系统应用背景应用背景基于gnss技术三维位移自动化监测系统在地球上任何位置、任何时刻GNSS可为各类用户连续地提供动态的三维位置、三维速度和时间信息，实现全球、全天候的连续实时导航、定位和授时目前、GNSS已在大地测量、精密工程测量、地壳形变监测、石油勘探等领域得到广泛应用。

通过近十多年的实践证明，利用GNSS定位技术进行精密工程测量和大地测量，平差后控制点的平面位置精度为1mm～2mm，高程精度为2mm～3mm应用背景应用背景基于gnss技术三维位移自动化监测系统应用背景应用背景常规变形监测技术包括采用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等常规测量仪器测定点的变形值，其优点是：1、能够提供变形体整体的变形状态；2、适用于不同的监测精度要求、不同形式的变形体和不同的监测环境；3、可以提供绝对变形信息但外业工作量大，布点受地形条件影响，不易实现自动化监测基于gnss技术三维位移自动化监测系统应用背景应用背景利用GNSS定位技术进行滑坡等地质灾害监测时具有下列优点：1、测站间无需保持通视2、可同时测定点的三维位移3、全天候观测4、易于实现全系统的自动化5、可以获得mm级精度利用GNSS定位技术进行地质灾害监测时也存在一些不足之处，主要表现在点位选择的自由度较低基于gnss技术三维位移自动化监测系统应用背景应用背景从国内外的有关研究和应用可以看出GNSS是一个非常有效的形变监测技术，GNSS与其它传感器结合用于形变监测已形成了趋势目前GNSS在形变监测中的最高精度在几个毫米，数据采样频率为20Hz。

大部分的形变监测系统已经做到数据自动传输、自动解算处理、实时测量结果、测量结果图形演示、自动预警报警等功能基于gnss技术三维位移自动化监测系统应用范围应用范围本系统是利用GNSS进行准实时解算三维变形量分析的系统对于人工建筑变形分析－－比如大型桥梁，水坝，大型人工建筑，以及山体滑坡监测、油田沉陷、矿山采空区沉陷、城市地下水漏斗沉陷、火山监测等等具有非常大的现实意义基于gnss技术三维位移自动化监测系统坝体监测基于gnss技术三维位移自动化监测系统滑坡监测基于gnss技术三维位移自动化监测系统桥梁监测桥梁监测基于gnss技术三维位移自动化监测系统GNSS自动化监测GPS传感器数据传输系统数据处理与控制系统供电系统避雷系统数据分析与预警报警系统其它辅助系统系统组成系统组成基于gnss技术三维位移自动化监测系统系统组成系统组成•传感器系统（GNSS接收机、GNSS接收天线）•数据传输系统（有线传输：光纤等、无线传输：无线网桥、GPRS模块）•供电系统（市电、太阳能、风能、风光互补）•避雷系统（直击雷防护、感应雷防护）•数据处理与控制系统（GPSensor软件）•数据分析与预警报警系统（客户端软件）•其他辅助系统基于gnss技术三维位移自动化监测系统系统组成系统组成基于gnss技术三维位移自动化监测系统系统组成系统组成基于gnss技术三维位移自动化监测系统各部分功能与介绍各部分功能与介绍•传感器子系统：GNSS接收机：N70M、X60M、X300MGNSS天线：A300、A500基于gnss技术三维位移自动化监测系统各部分功能与介绍各部分功能与介绍•数据传输系统：有线传输：光纤、485信号、422信号无线传输：无线网桥、GPRS通讯模块基于gnss技术三维位移自动化监测系统•供电系统：市电、太阳能、风能、风光互补各部分功能与介绍各部分功能与介绍基于gnss技术三维位移自动化监测系统•避雷系统：直击雷防护：避雷针感应雷防护：感应雷避雷器各部分功能与介绍各部分功能与介绍基于gnss技术三维位移自动化监测系统各部分功能与介绍各部分功能与介绍•数据处理与控制系统：GPSesnsor软件。

–具有自动准实时自动解算–自动评估解算精度–自动触发接收机基于gnss技术三维位移自动化监测系统•华测高精度数据处理软件—GPSensor▬同时支持实时、1～24小时多个时间段解算▬支持多参考站自动解算功能▬具备独立环实时网平差功能▬支持单频、双频及多系统数据处理功能▬对解算结果采用卡尔曼滤波，有效剔除粗差，提高解算精度▬准实时数据处理精度可达2～3mm各部分功能与介绍各部分功能与介绍基于gnss技术三维位移自动化监测系统•卫星数据–卫星颗数–每颗卫星的坐标–每颗卫星的信噪比–每颗卫星的仰角•GPS定位数据–坐标–水平精度、垂直精度–PDOP值–使用卫星颗数–解类型–数据时延各部分功能与介绍各部分功能与介绍基于gnss技术三维位移自动化监测系统各部分功能与介绍各部分功能与介绍•基线解信息–基线长度–基线中误差–相对误差–基线向量–RATIO值–基线协方差阵基于gnss技术三维位移自动化监测系统各部分功能与介绍各部分功能与介绍•实时显示各基站点的工作状态：–数据采集软件本身的工作状态–各个基站的工作状态–各个基站的网络连接状态基于gnss技术三维位移自动化监测系统各部分功能与介绍各部分功能与介绍基于gnss技术三维位移自动化监测系统各部分功能与介绍各部分功能与介绍数据分析与预警报警系统：客户端软件•数据分析对比•预警报警•矢量点位偏移显示基于gnss技术三维位移自动化监测系统各部分功能与介绍各部分功能与介绍•报表设置–自定义报表内容–自定义报表生成时间•三维显示–支持各传感器接入–构建三维立体化监测基于gnss技术三维位移自动化监测系统•华测数据分析软件▬B/S、C/S架构，可远程浏览▬支持点、断面、变化速度及变化加速度等分析功能▬自动生成报表，并通过E-MAIL方式发给指定人员▬短消息、E-MAIL、声光等多种报警方式▬多种预测功能，如线性回归、灰色理论等▬可支持其它传感器监测结果接入的功能，如全站仪、测斜仪、静力水准各部分功能与介绍各部分功能与介绍基于gnss技术三维位移自动化监测系统•可对GPS原始数据自动进行实时差分处理，数据更新率可达1Hz、5Hz、10Hz、20Hz，根据不同的应用领域可进行调整；•可根据系统参数设置，对不同的监测站的实时差分结果进行Kalman滤波，达到不同的动态要求和精度要求，最高精度水平±2mm，高程±4mm；•支持多种传输协议：RS232、CAN、TCP/IP、UDP；•实时显示基线的变化情况，点位的移动情况等，软件包括如下视图：实时数据视图、实时网图、趋势图、卫星视图、三维视图、数据管理。

•系统完备性监测功能：可对整个系统的健康状况进行监测，包括软件和硬件，比如，一旦某个监测站出现死机现象，软件马上会通过数据信号触发的方式实现接收机自动重启；系统特点系统特点基于gnss技术三维位移自动化监测系统•第三方软件接口：用COM组件的方式实现，可实现远程查询、管理、报警（短信、邮件、声光）； •权限管理：一般用户只能浏览数据，系统管理员才可能对一些参数进行设置•数据分析功能：根据用户要求，对监控点进行频域和时域分析•可靠性：7×24小时持续可靠工作系统特点系统特点基于gnss技术三维位移自动化监测系统系统关键技术系统关键技术GPSensor算法：1、采用滤波方法消除GNSS动态定位数据中的随机误差，即Kalman滤波器将真实的状态（定位结果）从各种随机干扰中实时最优地估计出来GNSS动态定位的离散状态空间模型如下：基于gnss技术三维位移自动化监测系统2、GPSensor直接应用GNSS接收机的原始数据，参考站和流动站的观测数据保持严格的同步，所以，大气层延迟造成的公共误差被最大程度地抵消，GPSensor还采用滤波方法消除GNSS动态定位数据中的各种随机误差，是输出的定位结果更符合真实的情况，所以GPSensor根据采用的GNSS接收机和GNSS天线的不同，可以保证毫米级的定位精度，而通常的RTK接收机动态定位精度为厘米级。

系统关键技术系统关键技术基于gnss技术三维位移自动化监测系统GPS伪卫星技术：在现实工作环境中，各类型水电站，水库大坝都建设在高山峡谷中，GNSS信号的接受收到很大的影响今年来就出现了采用GPS伪卫星技术来弥补可见卫星数目从而增加定位精度的方法从而保证了在高山峡谷地带也能将GNSS定位精度保证在mm级以上精度系统关键技术系统关键技术基于gnss技术三维位移自动化监测系统系统关键技术系统关键技术基于gnss技术三维位移自动化监测系统应用案例应用案例—拉西瓦水电站拉西瓦水电站拉西瓦水电站监测区域位于拉西瓦水电站大坝右岸变形体最近处位于进水口上方，最远处距离大坝也只有一千米左右，具有变形量大，变形区域广，对大坝危险性高等特点目前此系统已于4月运行至今每天不间断提供形变监测数据，为电站安全运行及方案治理提供重要依据基于gnss技术三维位移自动化监测系统应用案例应用案例—拉西瓦水电站拉西瓦水电站基于gnss技术三维位移自动化监测系统应用案例应用案例—拉西瓦水电站拉西瓦水电站基于gnss技术三维位移自动化监测系统应用案例应用案例—拉西瓦水电站拉西瓦水电站基于gnss技术三维位移自动化监测系统应用案例应用案例—拉西瓦水电站拉西瓦水电站基于gnss技术三维位移自动化监测系统应用案例应用案例—拉西瓦水电站拉西瓦水电站基于gnss技术三维位移自动化监测系统应用实例项目名称目名称地点地点运行日期运行日期润扬大桥健康监测系统江苏镇江2006年1月东海大桥健康监测系统上海市2006年3月阳逻江大桥健康监测系统湖北省武汉市2007年5月贵州瓮福尾矿库坝体及边坡监测系统贵州省贵阳市2008年8月云浮硫矿尾矿库坝体及边坡监测系统广东省云浮市2009年4月河北金川矿业采空区地表沉降监测系统河北省邯郸市2009年6月上海长江大桥健康监测系统上海市2009年6月宁波五路四桥健康监测系统浙江省宁波市2009年7月黑岱沟露天煤矿排矸场滑坡监测系统内蒙古准格尔2009年9月西郝庄沉降监测河北邢台2009年10月贵州坝凌河大桥健康监测贵州2009年12月湖北胡蓉西高速桥梁健康监测湖北20010年2月拉西瓦水电站右岸果卜变形体监测系统青海贵德2010年4月苗家坝水电站滑坡监测甘肃2010年5月长江上游水土保持重点防治区滑坡监测湖北2010年5月黑岱沟露天煤矿排土场滑坡监测系统内蒙古准格尔2010年6月弓长岭尾矿坝监测系统辽宁2010年8月………………………………….基于gnss技术三维位移自动化监测系统谢谢各位批评指正谢谢各位批评指正基于gnss技术三维位移自动化监测系统。