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基于GPS技术的铜—黄高速公路滑坡监测与变形分析

作　者: 李仁海
导　师: 汤伏全
学　校: 西安科技大学
专　业: 大地测量与测量工程
关键词: 铜-黄高速公路 GPS技术滑坡监测变形灰色预测模型
分类号: U418.55
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

高速公路滑坡是威胁交通安全的重大问题，它逐渐成为全社会关注的焦点。因此建立公路滑坡的监测预报体系对于预防滑坡灾害的发生具有重要的实际意义。本文介绍了高速公路滑坡监测的常规方法和GPS变形监测的基本原理与数据处理的理论方法；根据铜-黄高速公路滑坡监测的具体条件，对该项滑坡变形的GPS监测方案及数据处理进行了较为深入的探讨，其主要研究内容及结果如下：(1)制定了铜-黄高速公路GPS滑坡监测方案。采用模拟法对所设计的监测网进行了精度估算；针对铜-黄高速公路边坡变形的特点，分析了滑坡监测精度、复测周期与变形速度之间的关系，确定了滑坡监测的合理复测周期。(2)研究了铜-黄高速公路滑坡监测数据处理的理论方法。采用平差结果直观比较法、同名基线向量改正数比较法、尺度比参数的一致性判别法分析了监测网起算点的兼容性，确定了基准网的合理起算点。(3)讨论了GPS监测成果的质量评价指标，对GPS解算结果进行了精度分析。以铜-黄高速公路B处滑坡监测数据为依据，对GPS的观测时段、时段长度和卫星高度截止角等的合理取值进行了试验研究，确定了GPS观测的有利参数。(4)针对滑坡监测中传统水准数据与GPS高程数据同时存在的问题，讨论了GPS高程拟合的理论方法，采用多项式拟合法、多面函数法和综合模型法对B处滑坡监测的GPS高程进行了拟合分析，获得了各监测点的正常高程拟合值。(5)结合GPS监测数据对铜-黄高速公路滑坡体的变形特征进行了综合分析，确定了铜-黄高速公路各滑坡体的滑移变形特征及其稳定性状态；应用灰色预报理论模型对滑坡体的变形发展趋势进行了预测，分别采用GM(1，1)模型、加权单点模型、等权多点模型、加权多点模型建立了预测模型，其预测结果与实测数据一致，其中加权多点模型的预测精度高于其他方法。本文的研究成果对于陕西黄土山区公路滑坡的变形监测具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-14
  1.1 研究的背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
    1.2.1 GPS 控制网优化理论  10-11
    1.2.2 GPS 滑坡监测数据处理技术  11-12
    1.2.3 变形预测理论  12
  1.3 本文的研究内容、方法与技术路线  12-14
    1.3.1 研究内容  12
    1.3.2 研究方法及技术路线  12-14
2 高速公路滑坡监测的技术方法  14-30
  2.1 滑坡监测的常规技术方法  14-16
    2.1.1 沉降监测  14
    2.1.2 水平位移监测  14
    2.1.3 三维变形监测  14-15
    2.1.4 数字摄影测量  15
    2.1.5 测斜仪在滑坡监测中的应用  15-16
  2.2 GPS 测量原理  16-19
    2.2.1 GPS 测量的基本原理  16-18
    2.2.2 GPS 测量误差影响分析  18-19
  2.3 GPS 监测数据处理  19-29
    2.3.1 数据预处理  20-21
    2.3.2 GPS 基线向量的解算  21-23
    2.3.3 GPS 监测网平差  23-26
    2.3.4 数据处理质量控制  26-29
  2.4 小结  29-30
3 铜- 黄高速公路GPS 滑坡监测方案设计  30-41
  3.1 铜- 黄高速公路概况  30
  3.2 GPS 滑坡监测网优化设计  30-38
    3.2.1 优化设计理论  31-32
    3.2.2 铜- 黄高速公路GPS 滑坡监测网优化设计  32-34
    3.2.3 监测网模拟法精度估算  34-38
  3.3 GPS 滑坡监测组织与实施  38-40
    3.3.1 施测仪器  38
    3.3.2 GPS 滑坡监测精度和复测周期的确定  38-40
    3.3.3 外业观测计划的拟定  40
  3.4 小结  40-41
4 铜- 黄高速公路GPS 滑坡监测数据处理  41-55
  4.1 GPS 监测网起算数据兼容性分析  41-44
    4.1.1 起算点兼容性分析方法  41-42
    4.1.2 起算点兼容性分析结果  42-44
  4.2 GPS 监测数据处理  44-46
    4.2.1 GPS 监测成果精度分析  44-46
    4.2.2 数据处理结果  46
  4.3 基于监测数据的试验分析  46-48
    4.3.1 最佳观测时段的试验  46-47
    4.3.2 最佳时段长度的试验  47
    4.3.3 不同截止高度角的试验  47
    4.3.4 基准点的选择试验  47-48
  4.4 GPS 高程拟合  48-54
    4.4.1 高程拟合的基本方法  49-52
    4.4.2 高程拟合结果  52-54
  4.5 小结  54-55
5 铜-黄高速公路滑坡体变形综合分析  55-66
  5.1 GPS 监测水平位移计算结果  55-57
    5.1.1 滑坡体滑移矢量数据  55-56
    5.1.2 滑移矢量图的绘制  56-57
  5.2 滑坡体变形特征分析  57-60
    5.2.1 位移数据的精度与显著性检验  57-58
    5.2.2 滑坡体的变形特征  58-60
    5.2.3 滑坡体的稳定性判定  60
  5.3 滑坡体的变形趋势预报  60-65
    5.3.1 加权多点灰色预测模型  60-62
    5.3.2 基于实测数据的变形预测  62-65
  5.4 小结  65-66
6 结论  66-68
  6.1 主要研究结论  66-67
  6.2 展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-72

基于GPS技术的铜—黄高速公路滑坡监测与变形分析

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