GNSS在大坝沉降监测系统的应用

2023年09月13日 11:13

  大坝沉降是指在大坝施工及运行过程中,由于各种因素的影响,使大坝的变形量超过允许范围,引起沉降的现象。如果变形量超过允许值,将会造成重大损失。因此对大坝进行沉降监测,对保证大坝安全有着重要的意义。本文主要介绍了 GNSS在大坝沉降监测系统中的应用, GNSS变形监测系统是一种集测量、监控、数据处理为一体的自动化监测系统。可对多个监测点进行高精度、连续、实时监测,并提供各监测点的变形数据及曲线图。

  一、GNSS监测系统构成

  GNSS监测系统主要由 GNSS基准站、流动站、数据处理中心和通讯网络等几个部分组成。其中基准站是整个 GNSS监测系统的核心,主要功能是接收和处理来自各个观测点的观测数据,并把这些数据以一定格式储存起来,以便进行数据处理和分析。在 GNSS基准站上可以安装多种类型的天线,其中包括有交流电源型、交直流两用型等。数据处理中心主要是存储和管理来自各个观测点的观测数据,并进行必要的分析和处理。通讯网络是 GNSS监测系统的重要组成部分,主要用于传输观测数据和进行远程控制,它能保证各个观测点与中心之间的通讯畅通,并通过通讯网络将观测数据传输给监控中心。

  二、数据采集

  GNSS的数据采集系统分为数据采集端和接收端,数据采集端主要用于将 GPS接收机所获取的原始数据经过处理后,发送给接收端。接收端主要负责将 GPS接收机所获取的原始数据经过处理后,通过RS485串口发送给上位机或远程监控中心。

  在大坝沉降监测系统中,根据工程实际情况,可对部分监测点进行单点或多点同时采集。当一个监测点采集完成后,可以通过上位机或远程监控中心查看各个监测点的高程、方向等信息。当系统检测到某个监测点不在监测范围内时,将会通过报警信息的形式向现场管理人员报警,提醒现场管理人员采取措施进行处理。

  三、数据处理与分析

  GNSS沉降监测系统可以同时获取多个监测点的观测数据,在监测完成后,可对观测数据进行处理,得到相应的数据表格。对于同一监测点,可选择不同时段的观测值进行分析计算,以获得该监测点的变形量或沉降速率等。处理方法可选择常规平差、多项式拟合、平滑等。对于多点监测,可选择一次平差或多天平差,然后选取一个时间段进行分析计算,以便得到各监测点的累计沉降量和沉降速率。分析结果可作为大坝安全评估的重要依据。

  四、测量精度和可靠性分析

  (1)采用双频 GPS接收机进行 RTK测量,可以满足对变形监测精度的要求。由图1可以看出,变形监测的平面相对误差在±0.5 mm以内,高程相对误差在±0.1 mm以内。

  (2)在选择 GPS基准站时,为了防止因大气折射等因素引起的基线向量中误差和卫星钟差中误差,选择基准站的位置应考虑远距离多路径效应及大气折射等影响,即基准站应分布在视野开阔、交通便利的区域。

  (3) RTK测量时,为了防止由卫星信号传输引起的信号干扰,应避免在开阔地带进行测量。同时应选择远离多路径效应影响和大气折射影响较小的区域进行测量。

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