边坡监测基准点与IGS跟踪站的联测方法技术

本发明专利技术属于露天矿开采技术领域，尤其是涉及一种边坡监测基准点与IGS跟踪站的联测方法，其特征在于包括如下步骤：(1)基准网观测；(2)基准点数据处理；3)数据处理流程及结果。本发明专利技术以获得高精度基准站起算坐标为目的，利用GAMIT软件对基站数据进行联测处理，通过研究不同联测IGS站的组合、处理方法及流程获得基准站高精度地心三维坐标为起算点，开展规律性复查以检验基准点在大尺度空间范围上的稳定性。

Joint measurement method of slope monitoring reference point and IGS tracking station

The invention belongs to the technical field of open pit mining, in particular to a joint measurement method of a slope monitoring reference point and an IGS tracking station, which is characterized in the following steps: (1) observation of the reference network; (2) data processing of the reference point; 3) data processing flow and results. For the purpose of obtaining the starting coordinate of high-precision reference station, the invention uses GAMIT software to carry out joint measurement processing on the base station data, obtains the high-precision geocentric three-dimensional coordinate of the reference station as the starting point by studying the combination, processing method and process of different joint measurement IGS stations, and carries out regular recheck to check the stability of the reference point in the large-scale space.

【技术实现步骤摘要】
边坡监测基准点与IGS跟踪站的联测方法
本专利技术属于露天矿开采
，尤其是涉及一种边坡监测基准点与IGS跟踪站的联测方法。
技术介绍
露天矿开采与地下开采相比受气候影响较大，在开采的过程中，会形成露天边坡，极易导致坡角失稳发生安全事故。边坡失稳是指在采矿过程中边坡的土体在自身重力和外界作用力下失去原有平衡,边坡出现裂缝、松动、滑移等现象，严重响边坡的稳定性。随着科学技术发展，露天采矿工程边坡已经成为困扰矿山安全生产的重要问题，其稳定性是保证矿山正常生产的先决条件。露天矿山开挖后在一定程度上破坏和扰动原来较为稳定的岩体而形成新的人工边坡，随着回采工作的逐年推进，大量的永久性边坡随之形成。它们的稳定性随着时间的延长逐渐降低，对矿区生产、生活的安全威胁将会随之增大。因此,对露天边坡开展在线监测变得尤为重要。边坡GNSS在线监测中，需要获取基准点的高精度三维地心坐标作为起算数据，即需要将基准点与国际GNSS服务组织(IGS)的连续运行跟踪站进行联测，而IGS站的数量、分布、联测距离与测站质量是影响联测效果的重要因素，其会造成基准站的标准化均方根误差(NRMS)值过大、基线分量偏差升高，从而影响了基准站联测的准确性。因此，研究影响联测精度的因素，避免上述因素的影响成为了一个亟待解决的问题。张辛、马飞虎、李建涛等对不同国际全球导航卫星系统(GNSS)服务站个数及分布情况对联测结果的影响进行了系统分析，获得了合适的联测站点个数及网形分布([1]张辛,许其凤,杨爱明,等.GPS数据处理软件的高精度基线解算研究[J].全球定位系统,2014,(03):33-36.[2]马飞虎,饶志强,孙喜文,等.GAMIT/GLOBK软件在高精度GPS数据处理中的应用[J].北京测绘.2017(04):19-22.[3]李建涛,朱兰艳,李永梅,等.基于GAMIT的不同参数对北斗长基线精度的影响分析[J].全球定位系统.2018,(05):23-28.)。罗权等对数据处理参数的影响进行了对比分析，得出最优参数选择的应用结论([4]罗权.不同截止高度角对GAMIT基线解算的影响分析[J].测绘地理信息.2017,(03):14-17.[5]DongDN,BockY.GPSnetworkanalysiswithphaseambiguityresolutionsappliedtocrustaldeformationstudiesinCalifornia[J].JournalofGeophysicalResearchSolidEarth,1989,94(04):3949-3966.)。王树东等对跟踪站坐标解算情况进行了深入研究，取得了较好的效果([6]王树东,万军.不同星历的GAMIT高精度基线解算[J].导航定位学报.2018,(01):103-107.)。上述研究成果主要是针对不同IGS站联测个数与分布进行分析，而面向露天矿边坡监测中基准点的典型特征，结合联测距离及测站质量因素分析影响联测精度的研究相对较少。根据矿区边坡监测基准点数量少、距离短的典型特征，本专利提出以NRMS值作为衡量处理效果的判定依据，对不同联测距离、测站质量的联测方案进行对比，选择最适合露天矿监测基准站与IGS站联测的方案，进一步提高露天矿基准点的联测精度，获得基准站的高精度三维地心坐标。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种边坡监测基准点与IGS跟踪站高精度联测的方法，针对露天矿边坡监测中基准点的典型特征，将基准点与我国境内及周边国家或地区IGS站进行联测，提出一种适用于边坡基准点高精度联测的数据处理方法及处理流程，实现高精度的基线处理，最终获得基准站的高精度三维地心坐标。本专利技术的目的是通过下述技术方案来实现的：本专利技术的边坡监测基准点与IGS跟踪站的联测方法，其特征在于包括如下步骤：(1)边坡监测基准网观测露天矿边坡GNSS高精度形变监测网中基准点的数量一般为1-3个，数量偏少；此外，由于露天矿覆盖的面积相对较小，因此基准点间的距离一般较短；充分考虑边坡监测基准点数量少、距离短的特征，选择位于同一地壳板块、年变形速率相对较小且差异不大的若干个IGS跟踪站进行联测，首次观测方案设计为N个GNSS基准点采用连续观测方法与IGS跟踪站进行同步观测；(2)边坡监测基准点数据处理a、软件采用基线处理软件GAMIT进行基线解算；b、星历卫星轨道的精度也是影响GNSS基线解算精度的重要因素之一，其对基线的影响可以用下式表示：式中|r|为卫星轨道的误差，r为卫星至测站的位置矢量，|b|为基线矢量的误差，b为两站之间基线矢量；采用IGS精密星历，计算轨道精度；c、坐标框架与历元监测网N个基准点的数据利用GAMIT软件进行处理，得到其精确参考框架下的地心坐标，在后期数据处理中，再将其作为约束条件进行计算，将整个监测网都纳入到参考框架中；d、起算坐标基线解算中，起算点(基准站)的精度将影响基线的精度，起算点对基线解算的最大影响可以用下式表示：δs＝0.60×10-6×D×δX1式中s为对基线的影响值，D为基线的长度，X1为起算坐标的误差；(3)边坡监测数据处理流程及结果a、准备数据通过观测得到原始观测文件信息，得到N个基准站的rinex文件，建立工程文件夹，然后在文件夹下建立rinex、brdc、igs文件夹；rinex目录用来存放观测文件，igs目录存放精密星历文件，brdc目录存放广播星历文件，更新tables表文件；b、修改tables文件夹下的文件1)测站信息文件测站信息文件的名称为station.info，其记录着所有接收机和天线的型号、版本、天线高等情况，采用批处理的方式，制作测站信息文件；2)测站近似坐标文件测站近似坐标文件名称为lfile.，内容包括测站的先验坐标、速度；采用批处理命令提取，将所有观测值文件整理在一起；3)修改测站信息控制文件sittbl.用来设置起算点，为各测站的精度控制文件，对高精度的已知点坐标进行强约束；对待求点坐标松弛约束；当选IGS站作为起算点，其约束量为坐标精度的2-3倍中误差，高程方向上约束量一般取平面约束量的2倍；选取IGS站约束量为0.05、0.05、0.1；c、基线解算采用批处理的方式运行，采用IGSSP3精密星历文件，生成当天解的文件夹，完成基线解算过程，生成N个基线结果，输出权验后O文件和权验后Q文件两种结果文件；d、基准点成果1)、采用GAMIT软件，精密星历；2)、引入IGS站BJFS,DAEJ,CHAN,ULAB联合解算；3)、IGS站坐标归算。所述的基础网的N个GNSS基准点与GNSS永久性跟踪站联测，且其联测站不得少于N站。所述的历元为观测时的平均历元。本专利技术的优点：(1)本专利技术的边坡监测基准点与IGS跟踪站的联测方法，以获得高精度基准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种边坡监测基准点与IGS跟踪站的联测方法，其特征在于包括如下步骤：/n(1)边坡监测基准网观测/n露天矿边坡GNSS高精度形变监测网中基准点的数量一般为1-3个，数量偏少；此外，由于露天矿覆盖的面积相对较小，因此基准点间的距离一般较短；充分考虑边坡监测基准点数量少、距离短的特征，选择位于同一地壳板块、年变形速率相对较小且差异不大的若干个IGS跟踪站进行联测，首次观测方案设计为N个GNSS基准点采用连续观测方法与IGS跟踪站进行同步观测；/n(2)边坡监测基准点数据处理/na、软件/n采用基线处理软件GAMIT进行基线解算；/nb、星历/n卫星轨道的精度也是影响GNSS基线解算精度的重要因素之一，其对基线的影响可以用下式表示：/n

【技术特征摘要】
1.一种边坡监测基准点与IGS跟踪站的联测方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)边坡监测基准网观测
露天矿边坡GNSS高精度形变监测网中基准点的数量一般为1-3个，数量偏少；此外，由于露天矿覆盖的面积相对较小，因此基准点间的距离一般较短；充分考虑边坡监测基准点数量少、距离短的特征，选择位于同一地壳板块、年变形速率相对较小且差异不大的若干个IGS跟踪站进行联测，首次观测方案设计为N个GNSS基准点采用连续观测方法与IGS跟踪站进行同步观测；
(2)边坡监测基准点数据处理
a、软件
采用基线处理软件GAMIT进行基线解算；
b、星历
卫星轨道的精度也是影响GNSS基线解算精度的重要因素之一，其对基线的影响可以用下式表示：



式中|r|为卫星轨道的误差，r为卫星至测站的位置矢量，|b|为基线矢量的误差，b为两站之间基线矢量；采用IGS精密星历，计算轨道精度；
c、坐标框架与历元
监测网N个基准点的数据利用GAMIT软件进行处理，得到其精确参考框架下的地心坐标，在后期数据处理中，再将其作为约束条件进行计算，将整个监测网都纳入到参考框架中；
d、起算坐标
基线解算中，起算点(基准站)的精度将影响基线的精度，起算点对基线解算的最大影响可以用下式表示：
δs＝0.60×10-6×D×δX1
式中s为对基线的影响值，D为基线的长度，X1为起算坐标的误差；
(3)边坡监测数据处理流程及结果
a、准备数据
通过观测得到原始观测文件信息，得到N个基准站的rinex文件，建立工程文件夹，然后在文件夹下建立rinex、brdc...

【专利技术属性】
技术研发人员：李纯阳，贺黎明，崔志平，肖冬，王海齐，孙铭辰，衣瑛，
申请(专利权)人：鞍钢集团矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21