基于CORS系统的变形监测数据处理与应用

1、本文档下载自HYPERLINK /文档下载网，内容可能不完整，您可以点击以下网址继续阅读或下载：HYPERLINK /doc/2a53a3fd9e413197a97b018d/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d基于CORS系统的变形监测数据处理与应用桂林工学院硕士学位论文基于CORS系统的变形监测数据处理与应用姓名：李海文申请学位级别：硕士专业：大地测量学与测量工程指导教师：罗满建桂林工学院硕士学位论文摘要随着我国经济的快速发展，全国各地兴建了许多高层建筑物，对这些建筑物实施准确、实时的安全监测非常重要。常规测量定位技术，尤其是传统的（）定位技术是一种基于单参考站和高精度

2、载波相位观测值的实时动态定位技术，其作业成本大、操作繁琐。随着人们对定位精度和作业效率要求的不断提高，如何摆脱传统作业复杂性和在更大的范围内实现高精度动态定位的问题更加突出。近年来，伴随着网络技术、计算机技术、无线通讯技术的飞速发展，使得大量数据实时传输和处理成为可能：寻找一种高效的、廉价的、实时的高精度动态定位系统就显得尤为重要。在这些条件和需求下，连续运行参考站网络（系统。）出现了，我们简称其为本论文将满足测绘界的实际需要，较为系统地研究系统理论知识及其在变形监测数据处理中的应用。本论文分为六章，第一章绪论主要阐述了系统在测绘界的研究现状，以及本论文研究的内容与意义。其它章节研究的主要内容

3、如下：第二章，在总结了各种网络技术的理论的基础上，对技术、技术、主辅站技术、技术进行了对比分析；还介绍了一些常用的数据处理软件，并进步论述本论文所用到的数据处理软件。第三章，对系统进行设计，重点叙述了系统的总体结构及参考站子系统（）、控制中心子系统（）、通讯子系统（）、用户应用子系统（），并简要论述了系统的测试情况。第四章，采用系统一期个参考站的数据，通过模拟实验，证实了利用系统进行建筑物水平位移监测可行性，并积累了一些有益的措施和方法。如确定/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d变形监测时的最佳参数配置：高度截止角、时段长度、基准点数量及其分布、起算点坐标精度、软件与星历

4、等。在数据处理方面，充分利用了三个主要数据处理软件、和各自的特点，设计了一些对比实验。另外利用成功实现了用色带来反应所有观测卫星的多路径效应、信噪比的影响，从而可提取高质量的观测数据。通过模拟实验，证实了利用系统进行建筑物水平位移监测的可行性，可以达到工程测量规范（）变形测量三等精度要求。第五章，在模拟实验的基础上实例分析了南宁某大楼连续三天水平位移变形情况，并对比了常规变形监测方法，从实例分析结果可以看出系统期完全能替代常规变形监测方法对建筑物进行三等精度要求的变形监测，具备良好的可操作性和实用性。最后，总结了本论文的主要工作以及主要的创新之处，同时指出了今后需加以进一步研究的主要问题。关键

5、词：，变形监测，参考站，！竺！竺！桂林工学院硕士学位论文，（/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d）。，:/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d，（），：，：，一，/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d， ，（），鹏（），（），（），（），桂林工学院硕士学位论文，/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d，：，。，。/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d，”（），。，:/doc/2a53a3fd9e413197a97b018dr，。：，桂林工学院硕士学位论文独创性声明本人声明所呈交的论文是我个入在导

6、师罗满建高级工程师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外。论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得桂林工学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：蚀期：窆！兰。签名：套豳期：逻坐尸关于论文使用授权的说明本人完全了解桂林工学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被夯阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密论文在解密后应遵守此规定）签名之！垒皇多师签名：日期塑！节：

7、生：！，第一章绪论引言改革开放以来，我国兴建了大量水工建筑物、工业与交通建筑物、高层建筑物以及开发地下资源的工程设施，这些工程建筑物在施工和运营期闻，必须对它们进行变形观测，以保证建筑物的正常使用。据资料会绍，国外从世纪年代开始用进行变形监测瞳，我国则在年代才使用进行变形监测。先后建立了多个全国性的监测网和主要活动带的区域性监测网，进行了多期的复测和连续观测，取得了大量有益的成果。在大坝外观变形监测方面，已成功地建立皂动化监测系统。近几年来，随着全国信息化程度的提高及计算机网络和通信技术的飞速发展，电子政务、电子商务/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d、数字城市和数字省区

8、的工程化和现实化，需要采集多种实时地理空间数据，因此，各省市相继建设了省市级连续运行参考站网络，全蓄各地掀起建网的高潮强。系统的爨现可以满足城市规划、国土测绘、地籍管理、城乡建设、环境监测、气象预报、防灾减灾、船舶、车辆导航、交通监控等多种现代信息化管理的社会需求。我国的不同行业和地区也布设了若干这样的参考站网系统，以满足某些行业的需求。系统是一种重要的城市空闻数据韵基础设旌，它不仅是动态的、连续髂空间数据参考框架，同时也是快速、高精度获取空间数据和地理特征的设施之一。系统是在全球站网技术的启发下建立的长年连续跟踪卫星数据的参考站网，由多个参考站组成；主要通过因特网和无线通信网络商系统覆盖的服

9、务区内用户提供参考站坐标和参考站观测数据，用户遥过因特网下载若干参考站数据进行事蜃精密定位，也可以接收数据播发站对载波相位观测数据进行实时精密定位。建立系统主要依靠技术、数据通信技术和计算机技术。系统是在南宁至南中国海广谣沿岸地区大约万平方公里范隧建立一个连续运行的参考站综合服务网络，系统魂跟踪站进行小时连续观测、数据存储，通过通讯网络将数据实时传输到控制中心进行实时数据处理，产生各种格式的差分改正信息数据，再通过无线网络将差分改正信息数据发播给授权用户进行各种形式的定位。变形监测通常是在监测目标附近布设监测网，与监测目标上的接收机进行同步观测，一同进行数据解算。数据解算一般采用高精度处理软件

10、，如瑞士大学研制开发的软件话或美国麻省理工学院研制开发的软件穑和精密星历秘。和软件均为科研用途的离精度数据处 理软件，采用精密星历和高精度起算点时，其解算长基线的相对精度能达到一，解算短基线的精度能优于/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d；特点是运算速度快、版本更新周期短以及在精度许可范围内自动化处理程度高等瑟。笔者利用它们优越的解算精度，论文中采用软件作为数据解算软件，使用系统作为监测圈进行建筑物变形监测。本文研究的背景及意义。本文研究背景传统的一般寓层建筑物变形监测方法（采用加速度传感器、全站仪和激光准直等）因受其能力所限，在连续性、实时性和自动化程度等方面已不能满足

11、大型构筑物动态监测的要求洚一引。年代以来，具有全球性、全天候、连续的精密三维导航和定位能力，具有良好的抗干扰性和保密性，爵直接获得变形信患；爱前奄设变形监测照是一种普遍应用的变形监测手段，单基线长度一般不超过的范围，且监测都是在建筑物变形活跃期进行的。对予建立连续运行的网络系统进行工程变形监测，成本较为昂贵：且在各省市都在积极建设的系统，参考站闻平均距离约，大大的超过了常规变形监测嬲的布设范豳，所以研究利用系统作为监测网进行变形监测能充分利用现有资源，使其发挥最大的效益。本文研究意义随着科学技术的进步和社会经济的发展，我国城市建设中大规模兴建各类建筑物、构筑物、特别是兴建了大量一般高层建（构）

12、筑物。由予各种因素的影响，这些建筑物在施工和运营期闽，会产生变形。变形如果超出了规定豹限度，就会影响建筑物的旌工和正常使用，严重时还会危及建筑物的安全，带来严重的后果。如年意大利拱坝大滑坡，造成多人死亡，我国板桥和石漫滩两座土坝年洪水漫坝失事等。可见，保证工程建筑物安全是一个十分重要且很现实的问题。为此，变形监测的首要目的是要掌握变形体的实际形状，为判断其安全提供必要的信息。目前，由于卫星定位技术具有速度快、精度高、经费省且不受通视条件限制等优点，不仅在平面控制测量中取代了常规测量技术，国内许多研究表明中长基线的解算精度已经达到/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d扩量级，

13、完全能取代传统的变形监溺方法。基于这些研究成果本论文将探讨应用系统对建筑物进行水平变形监测。近年来在局域差分基础上发展起来的系统，应用了许多现代科技成果，和主辅站技术就是其中主要技术之。系统是现代测量技术的标志，具有全天候、全自动、实时导航定位功能。可满足覆盖区域内各种地面、空中帮水上交通工具麴导航、调度、自动识别和安全监控等功能，还可以服务于高精度中短期天气状况的数值预报、变形监测、科学研究等。尤其是在城市规划、国土管理、城乡建设和基础测绘方面，在建筑物变形监测中也越柬越需要这种自动化程度高、精度高的技术。利用系统进行变形监测珂有效的降低工程费用，缩短工期，提高数据质量。但壶予应用系统进行变

14、形监桂林工学院硕士学位论文测有别于常规的监测技术，它本身的数据以及变形监测数据都需要进行有效的处理，才能满足变形监测的需要。国内外的发展现状目前，国蠹外熬研究主要集中在基础设施建设、系统匿动化管理、数据采集域分发、基于网络的定位技术的开发等方面。先后出现了大量的工程项目。其中具有代表性的全球和国家的项目包括：跟踪站网络、美国引、欧洲永久性连续网霹等。国内主要有中国地壳运动观测网络鞭朝、中国沿海无线电指向标一差分定链系统（。）等项尽。美国由美国国家大地测量局（，）牵头组建，目前由个参考站组成，平均站距为。首要目标是维持美国的圈家空间参考框架，其服务内容包括：源数据服务、卫星轨道计算服务。部分圭毫

15、区实现实时差分定位服务。僵暂不提供全区域的实时糙密动态定位服务。除以上服务，美圈还可提供气象、地球动力学、地震监测、实时广域差分等多项服务。用予实现在美国全境内/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d厘米级的定位和导航、数据采集、地壳形变监测、大气中水汽分布的测定、电离层中自由电子浓度和分布的监测等功能。是在永久性卫星参考站网的基础上，由的欧洲分委员会负责建立的一个合作性地区连续运行参考站网系统。该系统目前个永久参考站组成，其中个属参考站。主要任务是维持欧洲区域空间参考框架，主要服务是每镯提供一个全网测站坐标解算结果及对其相关精度存在阀题的分析，同时提供一个周解的时闻序列分析

16、。此外还提供源数据服务，满足精密定位要求。欧洲的德国、英国、瑞士等国家的除了作为国家的空间参考框架外，同时还基于一些差分技术和技术，提供事后精密定位服务和实时精密定位服务。予年正式启动，由基准网、基本网、区域朋和数据传输与分析处理系统四大部分组成。基准网由个参考站组成，其中个站辅以，个站辅以，各站同时进行绝对重力、相对重力和水准联测。主要服务于我国地震监测和地壳运动研究，计划在今后提供精密星历，在某些避区已汗始对参考站网进行改造，增加实时定位功能。项目由交通部牵头组建，目前已在我国沿海地区建立了座参考站，采用实时差分技术向用户提供实时定位服务。初步形成了托起鸭绿江口南至西沙群岛，覆盖我国沿海港

17、口、重要水域的差分导航服务网，在系统信号覆盖范围蠹，堑米级接收机利用该系统播发的差分信号进：定位，实时定位精度可达到平面优于（）的水平，同时也是目前我国规模最大的实时定位差分网络系统。国内许多省市相继也建立了连续运行参考站网，基本上都能达到设计的精度指标。年月深圳市连续运行参考站两（）建成并投入实验和试运行，目前已建立个永久参考站，设计覆盖范圈是参考站构成的四边形面积并加上以各参考站半径的范围，该系统采用网络技术，实时定位可达到平面，垂直出的精度（实测值）/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d。目前，全国各地竞相建立了各自的系统，如成都、厦门、广州、昆明、南宁、重庆、江苏等

18、。与国外相比，我国在定位技术研发、工程建设水平基本持平，但参考站网覆盖范围、站点密度、服务内容等存在一定差距。此外由于管理及政策的原因，各地基本处于独立运行的状态，尚未实现跨行业、跨地区的联网。因此，建设个地区参考站网鹩中远期鹭标是要实现广域范鼷内的信息资源共享，提供高精度麴实时定位服务等。从这些项网可以看出，的发展具有规模化和服务实时化两个重要趋势。首先项目建设部是从某地区或行业开始，逐渐与其它地区或专业组建的网络进行互联，最终形成跨行业、跨地区、跨国家的网络，从而实现原始数据的共享与交换，其互联的前提是政策的保障以及技术标准和协议上的统一。其次，定位服务实时化是其的另一个趋势。服务实时化的

19、基础是实现原始数据的实时传输。在美国的东部区域，大部分站点实现了实时（）的数据传输，仅需要建立必要的服务手段即可实现实时定位服务。中德国、挪威等国家己率先利用实时载波相位差分、技术提供实时定位服务。最终实现广域范黑内的信息资源共享，提供嵩精度的实时定位服务等目标副。网络的互联以及利用参考站数据进行区域似大地水准面精化也将是有待开展的工作。在现代局部（似）大地水准面精化工作中，大地高的获取一般是通过滚量直接褥到麓，高程异常的获取是通过水准直接褥到的。因此，囊，量在现在局部大地水准面的精化工作中起到了关键性的作用。在技术出现后，由于的测量成果比传统大地控制网的精度高、精度均匀、可靠性高；同时能够持

20、续建立并维护一个高质量地心坐标基准，其测量的相对精度可以达到至母左右，绝对精度冒望优于分米级，因此，其连续运行的高精度控制网能够较好地取代（似）大地水准面精化工作中传统的控制网（框架网）。目前广西虽然进行了似大地水准面的精化，但由于缺乏更高精度的重力资料、地形/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d数据、卫星测高数据和水准资料，似大地水准面外符合精度在很大范瀚内只能达到四等水准或更低水平秘利。要获敢高精度的水准数据，必须在已经建成蕊地区进行大地水准面糕化，结合系统进行现代高程异常控制网的布设，提高精化效率，保证大地水准面精化成果的精度。系统作为目前国际上主要的地面地理信息采集

21、的基础设施，它不仅服务予测绘领域，还在建震监测、气象辅助预报、规划建设、交通导航、灾害防治等领域正发挥重要的作用。系统也正为北部湾经济区的建设发挥着积极作用，但目前的应用现状主要是参考站数据下载、控制测量、地籍测量和碎部测量，仍有很大的应用潜力。在利用进行建筑物变形监测方面，未出现相关文献，笔者将此作为本论文探讨的重点。本文研究的主要内容本论文基于系统，结合变形监测的需要，探讨的主要内容可以概括为：、总结定位原理及相关的数据处理软件，对几种常用的网络技术进行对比分析；、系统总体结构设计及系统测试：、利用系统进行变形监测时接收机参数的最佳设置；、利用数据预处理软件分析观测数据，在软件中实现卫星多

22、路径效应、信噪比影响的色带表达；、利用高精度解算软件解算变形监测数据时软件的配置；、论证系统（一期）进行水平位移变形监测的可行性；、利用系统（一期）进行一般高层建筑物变形监测实例分析，并对比常规变形监测方法。桂林工学院硕士学位论文第二章系统基本原理及关键技术。系统基本原理经过多年的发展，冒翦的系统已发展有、和（北斗）等卫星导航系统，其中以系统的建设和应用最为完善；同时，接收机也发展为双星和三星系统接收机，本文以系统为/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d例进行系统的讨论。为了改善系统本身的导航性能，通过地面滥测系统和一定形式的数据链对进行增强是十分必要的，因此随着技术的产生

23、和发展，不同的增强技术也应运丽生。最基本的技术是差分（），它又分为局域差分（）和广域差分（）雒。近年在广域差分基础上又发展起来一种广域增强技术。这些技术各有一定的最佳应用场合。差分差分定位技术是将接收枫安置在参考站土进行观测，根据已知的参考站的精密坐标计算出坐标、距离或相位的改正数，并由参考站通过数据链实时将改正数发送给用户接收机，从而改正其定位结果，提高定位精度引。根据参考站发送信息方式的不同，差分定位分为：单站的差分、局部区域差分、广域差分。单站的差分根据差分参考站发送的信息方式可将差分定位分为三类，即：馕置差分、伪距差分和相位差分。这三类差分方式的工作原理是相同的，即都是幽参考站发送改正

24、数，由用户站接收并对其测量结果进行改正，以获得精确的定位结果。所不同的是，发送改正数的具体内容不一样，其差分定位精度也不同。局部区域差分系统局域差分（）是在局部区域内布设一个差分阚，网内由若干个差分参考站组成，通常还包含至少薹个监控站。处于该局域内的用户可根据多个参考站提供的改正信息，经平差后求得自己的改正数。它的作用距离一般在、内，如我国沿海建设的信标差分网。局域差分技术通常采用加权平均法或最小方差法对来自多个参考站的改正信息进行平差，求出盘己的坐标改正数或距离改正数。广域差分广域差分（，）技术的基本思想是对观测量的误差源加以区分，并对每一个误差源分别加以“模型化”，然后将计算出来的每一个误

25、差源的误差修桂林工学院硕/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d士学位论文黑！黑！燃竺！裂！一！燃竺！竺正值（差分改正值），通过数据通讯链传输给用户，对用户接收机的观测误差加以改正，以达到爨弱这些误差源的影响，改善用户定位精度的星的引。广域差分主要模型化以下三类定位的误差源：星历误差、大气延时误差、卫星钟差误差。广域差分系统的工诈流程：）在已矢爨的多个监测站上，跟踪观测卫星的伪距、相位等信息；）监测站将所接受的信息全部传输到中心站；）中心站计算出三项误差改正；）将这些误差改正溺数据通讯链传输给用户：）用户根据这些误差改正自己观测到的伪距、相位、星历等信息，计算出高精度结果。广

26、域差分系统的特点：）糟户的定位精度对空闻距离的敏感程度比较小；）投资少，经济效益好；）定位精度较高，且分布均匀；）可扩展性好；）技术复杂，维护费用离；可靠性及安全性稍差。系统工作原理网络技术是系统的典型应用，为目前高精度动态定位技术的个典型代表。现有的网络技术有技术、技术、技术和主辅站技术，其中以技术和主辅站技术应用最为广泛，在国内则普遍采用技术。网络技术网络技术的基本原理是利用多个参考站构成一个参考站网，然后借助广域差分和其有多个参考站的局域差分中的基本原理和方法来消除或削弱各种系统误差的影响，放两获得高精度的定位结果嘞表、和主辅站技术比较桂林工学院硕士学位论文墨鬯！嬲竺！竺竺！燃竺！竺！/

27、doc/2a53a3fd9e413197a97b018d！燃一一一！燃竺！竺！黑竺！烹竺！燃竺！燃竺！竺竺！与常规相比，该方法的主要优点为覆盖面广，定位精度高，可靠性强，可实时提供厘米级定位，应用翦景广阔。常见的凡糟网络技术比较见表一。网络技术的理论类型下西对技术、技术、技术和主辅站技术分别进行探讨。技术技术是通过与流动站相邻的几个参考站（典型的是三个）之间的基线计算各项误差，采用一定的算法来消除或大幅削弱这些偏差项所造成的影响。数据处理中心根据流动站送来的近似坐标（可据伪距法单点定位求得）判断出该站位于盘哪三个参考站所组成的三角形内。然后根据三角形插值方法建立一个对应于流动站点位的虚拟参考：

28、型（），将这个虚拟参考站的改正数信息传输给流动站，流动站结合自身的观测值实时解算出流动站的精确点位，有必要时可将上述过程迭代一次。服务区癌每一个流动站对应誊一个不同的参考站，由于参考站发送的是正常格式的信息，因而流动站并不需要知道参考站所用的参数模型。参考站需要根据流动站点位建立相应的局部改正数模型，所以流动站必须通过格式把它的点位信息发送给中央控制站，即流动站需要配备类似移动电话的双向数据通讯装置。技术的代表软件为（）。技术在理论上具有明显的优势：系统在、准实时定位及事后差分处理的服务半径上与单参考站没有任何差别，但是在作业半径方面应该可以得到较大距离的延伸。只要无线电通信或其他数据传输手段

29、能够保证，那么的作业半径也有可能达到以上，未来豹潜力甚至可以更大。虚拟参考站技术的另今显著优点就是它的成果的可靠性、信号可利用性和精度水平在系统的有效覆盖范围内大致均匀，同离开最近参考站的距离没有明显的相关性。其缺陷是电离层、对流层的影响只能借助改正模型来修正，改:/doc/2a53a3fd9e413197a97b018dpar正效果受外界影响较大；不能消除或者只能借助其他方法去消除轨道误差的影响矧。技术，技术由德圈抖公司推出。该技术采用整体的网络解，对数据用卡尔曼滤波进行非差处理，并将所有参考站每一个观测瞬间所采集的未经差分处理的同步观测值，实时地传输给数据处理中心并实时处理，产生一个称为的

30、网络地区修正参数，然后将这种参数通过扩展的信息，发送绘所有服务区内的流动站。系统传输的参数能够比较理想地支持流动站的应用软件，但是流动站系统必须知道有关的数学模型，才能利用参数生成相应的改正数瞳射。为了获取瞬时解算结果，每一个流动站需要借助于一个称为盒的外部装置，配合流动站接收杌的作业。技术技术是根据双羞组合的优点，在参考站计算改正信息时，没必要将电离层延迟、对桂林工学院硕士学位论文流层延迟等误差都进行区分，并单独计算出来，也没必要将由各参考站所得到的改正信息都发给恩户蔼是由监控中心统集中所有参考站观测数据，选择、计算和播发耀户的综合误差改正信息。因为多种误差在主副站之间存在较强的线性相关性，

31、用综合误差表示双差观测方程中的所有系统误差的综合影响。该技术利用卫星定位误差的相关性计算参考站上的综合误差，并内插出用户站的综合误差。在电离层变化较大的时间段和区域内，应用技术较有优势。主辅站技术主辅站技术是技术的改进，它的基本要求就是将参考站的相位距离简化为一个公共的整周未知数水平。如果相对于某一个卫星与接收机“对而言，相位距离的整周未知数已经被消去，或被平差过，那么警组成双差时，整餍来知数就被消除了，此时可以说两个参考站具有一个公共的整周朱知数水平。网络处理软件的主要任务就是将网络中（或子网络中）所有参考站相位距离的整周未知数归算到一/doc/2a53a3fd9e413197a97b018

32、d个公共的水平。一旦此项任务得以完成，接着就有可能为每一对卫星到接收机及为每一个频率分嗣计算出弥散性的和非弥散性的误一差芒。弥散性的误差是直接相应于信号的频率，而非弥散性的误差则对所有的频率来说都是相同的。由于频率相关的电离层误差是已知的，因而对所有频率（，），它可以表达成完全的改正数。主辅站技术的代表软件为。主辅站技术的铙势在于支持单向和双淘通讯，壳服以前方法的缺点（如误差模拟不完善，仅仅使用三个最近的参考站的信息生成网络改正数据、需要双向通讯、数据量大且不标准等问题），将成为网络的发展目标：为流动站用户提供了极大的灵活性，能够对网络改正数进行简单的、有效的内插对流动用户的数量也不限制；提供

33、网络数据是相对于真实豹参考站，不是虚拟兹；流动站可以获取参考站网的所有有关电离层和几何形态误差的信息，并以最优化的方式利用这些信息，增强了系统和用户的安全性晗制。系统的技术优势（）、系统长时间、连续、稳定的高精度观测，能够很好地替代常规的框架网点，在控制网中能够起到框架性作用；）、系统能够有效提高整体解算精度，增加鳃算结果的可靠性；（）、系统实时动态定位精度达到厘米级，各点位之间不存在误差积累且精度分布均匀，能够满足城市一、二级网的测量要求；（）、利用系统进行区域大地水准谣精傀，开展高精度水准、重力等多种数据的最优组合。（）、现代交通导航定位和监控；（）、高精度高效率基础测绘服务；桂林工学院硕

34、士学位论文（）、自然灾害预测和地球运动监测服务：（）、区域气象快速预报服务；（）、多元化信息服务。系统参考站网络改正数的计算和分析系统数据中心的网络分析软/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d件包不断地处理输入的参考站数据，以分析参考站网所在空间的环境状态，对与距离相关的误差进行模型化，计算网络改正参数，整个处理过程连续、自动地进行。有两种网络分析和网络改正数的计算方法经常用来改善的性能：方法一：格式的网络数据和网络改正数传送给流动站，由流动站利用它们进行改正；方法二：在服务器端应用网络改正数，壶服务器发送改正盾的数据绘流动站用户。在第一种计算方法中，流动站接收机必须兼容数

35、据格式，以便能使用所接收的数据：而第二种计算方法可以采用无线电、电话和互连网作为通讯方式，服务器上的软件功能简单。衡量参考站阏性链的技术指标对于参考站网的性能指标，晷前国际国内都没有相应的标准或规范。从应用实践角凄考虑应该覆盖以下几个方面：（）有效利用性。分别给出在指定设备配置条件下，不同作业模式用户的可利用系统服务的水平。一般应该以网络、准实时测量、后处理静态或动态定使等作业模式分剐给出相应的定位精度、服务半径帮覆盖面积。不同的配置将产生极大的性能指标差异。（）可利用性（）。在有效利用性的基础上，并正常取得卫星信号情况下，能够取得参考站网的服务信息并获得定位解的概率。系统设计与建设部门应该尽

36、量使此项指标保持在以上的水平。（）可靠性（）。在获得定位解的条件下，符合精度指标的与采用的观测样本总数的比值。参考站网的设计和施工部门都应该力争将此项指标维持在以上，也就是说定位成果抽样检查的淘汰率应该小于。）精度（）。给出不同距离条件下不同模式定位成果的误差分布范围。（）效率（）。是指在不同距离上不同作业模式获取可靠定位成果所需要的最少时间、安全时间、保守时间。（）系统的平均无故障时闯、/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d完备性监测功能（）、容错性以及系统的智能化、自动化、信息化水平。（）其他指标。如可供使用的通信手段、同步服务用户的数量、兼容性、系统建设与维桂林工学院

37、硕士学位论文护的成本等等。网络互联技术随着地区或专业型的不断建立，网络互联成显得尤为重要，即将原本独立的各类联网构成一个跨地区、跨行业的大规模网络。网络互联的目标网络互联的目的是为了共享数据、共享服务，从而提高资源的利用率，发挥网络的整体优势。网络互联的具体目标如下乜：、独立性：网络中的各仍然可以独立运行，不受互联的影响。、动态性：隶属于某的参考站可能临时“加入”别的形成新的服务覆盖区域，甚至是几个分别隶属于不同的参考站临时组合在一起形成新的服务覆盖区域。、开放性：系统中心不仅可以处理本系统的参考站数据，还应该能够处理其他的参考站数据；各系统中心的计算程序可以进行互操作。、平衡性：任务繁重的系

38、统中心可以将一部分处理工作转移至其他有较多空闲能力的系统中心进行，从而实现整体的负载平衡，同时也提高了单个系统中心服务能力的可扩展性。、容错性：少量参考站的失效只会对局部区域的服务质量产生可控制的影响，不会造成服务中断，不会影响整体的服务质量。个别系统中心的失效也不会造成该覆盖区域的服务中断，而是能够将数据处理工作转移至别的的系统中心进行，从而继续提供服务。在由多个独立联网而成的网络中，相应地存在多个系统中心。事实上，每个系统中心只是相对于局部的而言的，而对于整个网络来说，局部系统中心已经失去了“系统中心”的意义，称其为数据处理节点。/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d网

39、络互联关键技术由独立的网络互联而成的大规模网络数据处理和服务技术虚拟（，简称），的核心思想是资源共享、协同工作和按需服务。所用到的关键技术有：用户需求建模、资源重构、资源描述、用户需求解析、构建和的无缝切换乜】。数据处理软件一般的数据处理过程一般进行以下几个步骤：数据的粗加工、数据的预处理、基线向量解算、基线向量网平差或地面网联合平差，各处理过程有其相应得处理软件。在本论文中用到的软件主要有：，、一桂林工学院硕士学位论文！烹！烹！曼！墨！一。软件数据预处理软件疆汹用于数据的编辑和质量检查。（，）是功能强大、篱单易用且公开免费的数据预处理软件，是由为研究监测站数据管理服务而研制开发的。主要功能有

40、数据格式转换、编辑和质量检核。可用该软件进行数据文件的任意切割与合并、观测值类型的删减、卫星系统的选择及特定卫星的禁用：度量检核可以反映出数据的电离层延迟、多路径影响、接收机周跳、卫星信号信噪比等信息。已被广泛应用在城市、大型工程控制网的数据预处理，有助于对观测误差的分析，特别是提高测量成果的精度。:/doc/2a53a3fd9e413197a97b018dar简单易用功能强大，它包括数据格式转换、编辑和质量捡核三大功能。中的质量检核部分对侥距和相位观测量，以线性缀合的方式分析、的多路径效应，电离层对载波的相位影响，电离层延迟的变化，、的信噪比以及接收机的钟漂和周跳等。在其结果摘要文件（露）中

41、，列出了历元、麓测值统计、观测失锁统计、鼹溯值剿除统计以及比较重要的结果参数、值。其中、分别表示、载波上的多路径效应对伪距和相位影响的综合指标，表示观测值和周跳比，能直接反映出数据的周跳情况。，翻一（去刍）疵（，仁地仍一（署）秭（鲁一卜其中，、：分别是双频伪距观测值，破、唬为相位观测值。观测值和周跳比以另外一种形式来表示：婴，（）结果文件搴、毫分别是观测时段的电离层延迟与交率，搴。旌、弗。分别是乙、信噪比。扬力六一致如裟去（厶一厶）（）（）幻刍（厶毛厶一吼讹一）其中、如是波长，、娩是双频载波相位观测值，。、啦是整周模糊度，、：是双频载波相位观测值的多路径效应，口是、的频率的平方比（口刀）。观测

42、站点的观测环境、观测数据的质量反映在、值上。软件（）是美国公司开发的对数据进行管理和处桂林工学院硕士学位论文理的综合系统。主要包括基线的处理、网平差、和常规的地形测量数据处理、数据的质量保证和质量控制（）、测/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d量数据导入和导出、数字地面模型和等高线、数据转化和投影、数据获取和导出、专业的项目报告等，目前版本为。该系统具有功能强大、使用方便、自动化程度高、结果可靠等特点，因此在测绘及其相关领域得到广泛应用。软件软件最初由美国麻省理工学院研制，后与美国海洋研究所共同开发改进。该软件是世界上最优秀的定位和定轨软件之一，采用精密星历和高精度起算点

43、时，其解算长基线的相对精度能达到母量级，解算短基线的精度能优于，特点是运算速度快、版本更新周期短以及在精度许可范围内自动化处理程度高等，因此应用相当广泛幢。软件核心思想是卡尔曼滤波（卡尔曼滤波理论是一种对动态系统进行数据处理的有效方法，它利用观测向量来估计随时间不断变化的状态向量），其主要目的是综合处理多元测量数据。的主要输入是经处理后的和近似坐标，当然，它亦已成功地应用于综合处理其它的软件（如和）产生的数据以及其它大地测量和观测数据。的主要输出有测站坐标的时间序列、测站平均坐标、图软件主要模块结构图测站速度和多时段轨道参数，可以有效地检验不同约束条件下的影响，因为单时段分析使用了非常宽松的约

44、束条件，所以在中就可以对任一参数强化约束。软件由许多可以独立运行的不同功能的模块组成，按其功能可分为：数据准备和数据处理。在数据处理阶段有个核心模块，其结构图如图所示。其中，为轨道积分，对卫星运动方程进行数值积分来确定卫星轨道；求偏导数，生成观测方程：自动修复周跳，周跳修复模块还包括：（单站自动修复周跳），（双站自动修复周跳），（人工修复周跳）：为模块创建观测方式文件（/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d），定义和选择有关参数：是利用双差观测值按最小二乘法求解各参数。其它模块：为数据准备部分的驱动程序；生成卫星钟差文件：将原始观测数据的格式（）转换成所需的文件格式；（）将

45、星历格式（、）转换成所需的文件格式：为数据处理部分的驱动程序。桂林工学院硕士学位论文小结系统集成了多种现代先进技术，其中差分是最基本的技术，差分包括局域差分和广域差分。系统还应用到一些网络技术：技术、技术、技术和主辅站技术。各地独立建立的网络定会实现网络互联，从而达到共享数据，共享服务的目的。最后讨论了本论文用到的一些数据处理软件。桂林工学院硕士学位论文第三章北部湾经济区系统设计概述北部湾经济区地处我国沿海西南端，由南宁、北海、钦州、防城港四市所辖行政区域组成，陆地国土面积万平方公里。年月，广西北部湾经济区发展规划获国务院批准，正式发布实施，规划期为年。北部湾经济区地处华南经济圈、西南经济圈和

46、东盟经济圈的结合部，是我国西部大开发地区唯一的沿海区域，也是我国与东盟国家既有海上通道、又有陆地接壤的区域，区位优势明显，战略地位突出。加快推进北部湾经济区开放开发，有利于推动广西经济社会全面进步、深入实施西部大开发战略和加快中国东盟自由贸易区的建设。努力把北部湾经济区建成中国东盟开放合作的物流基地、商贸基地、加工制造基地和信息交流中心啪。系统建设目标是在南宁到北部湾沿线，未来北部湾经济建设最热点地区建立比较完善的导航定位服务系统，为该区域内工程建设中的工程测量和放样、土地测量测绘、自然变化监测和气象观测等提供完善的技术运用平台和解决方案。:/doc/2a53a3fd9e413197a97b0

47、18dr系统建设目标的主要内容包括：（）建立北部湾的动态测绘基准（）开创新的测绘手段（）提高广西测绘科研与创新（）实现对国土测绘的应用基础上，开拓新的社会应用领域，推动广西科技进步。由于提供了良好的空间位移服务，比过去更方便更快捷服务，为一些涉及位移观测和定位服务的边缘学科提供技术支持，如对大楼变形监测进行结构分析、汽车自动驾驶技术、农业自动耕作和工程车辆自动铺路等。建设成功和应用将为我区很多学科（特别是力学、自动控制学和综合工程学）研究提供方便，有利于我区科技的发展。项目一期覆盖南宁及周边地区约的地区，主要建设个参考站、个系统控锘与用户服务中心。个参考站平均分布于南宁城区周围，距离中心站点，

48、一，交通方便。网络呈星形分布，相邻站间平均距离控制在以内，保证在区域内每个点都在较短距离内有三个以上参考站点，从而保证定位精度。五个地点的具体位置和站间距离如图所示：工程一期将建立完整的控制中心，并作为未来北部湾以及全、肌系统控制中一，该中心建于广西数字化测绘中心大楼内。桂林工学院硕士学位论文图系统参考站具体位置和站间距离系统总体结构概述系统是以技术作为核心技术，主要的原因有：（）覆盖范围比较广；（）相对于传统，测量精度有较大提高：（）可靠性提高：（）系统兼容性好，设备方便。系统分为参考站子系统（）、控制中心子系统（）、通讯子系统（）、用户应用子系统（）组成。其中控制中心子系统又分为数据管理处

49、理子系统（）和用户服务子系统（）。系统组成简图见图。桂林工学院硕士学位论文图系统组成结构系统技术性能指标、/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d系统的各项性能指标见表。表系统技术指标项尽覆盖领域服务范围内容定位导航定位动态参考基准快速或实时定位网络技术指标距虚拟中心站以内陆上和海上导航，地理信息采集、更新测绘，地籍，规划，工程建设，变形监测，地壳形变监测地心坐标的坐标分量基线向量的坐标分量水平水平水平水平单祝精度绝对精度不低于米相对精度不低于霉畜垂直垂直垂直多机同步系统精度事后相对精密定位变形监测导航定时可用性完好性导航定位报警对闯误报概率导航定位。（天内）（不顾及公用网络

50、可用性）；（天内）（天内）；（天内）秒，兼容性日。格式，桂林工学院硕士学位论文系统数据流系统的数据流可以分为内部和外部数据流两类（相对于系统用户而言），内部数据流是指在内部交换的流量数据，其主要特点是不对外公开：外部数据流是与系统用户间进行交换的流量数据，这两类数据通过的各子系统进行处理变换，系统总体数据流程图参见图。图系统数据流程系统控制中心子系统控制中心是整个系统的核心单元，设立在整个网络靠近中心的地带。控制中心由计算机网络系统、数据管理与分析中心、用户控制中心组成，与各参考站之间依靠专用虚拟网专线相连。作为整个服务系统的核心，控制中心需要具备数据处理/doc/2a53a3fd9e4131

51、97a97b018d、系统运行情况监控、信息服务、网络管理、用户管理等功能。参考站子系统功能需求（）参考站设计为无人职守型，设备尽可能少，网络连接可靠。（）参考站数定为个永久基站，在系统服务区内均匀分布，为各类测绘工程和服务提供精密的稳定空间基准，为全系统提供区域性电离层、各类差分信息服务。（）个参考站均采用单接收机方式。参考站接收并传输数据。接收主机机内存保留最新一月内的原始观测数据。在断电情况下，参考站能够靠自身的支持小时以上，并向控制中心报警。（）参考站按照设定的时间间隔自动将观测数据等信息通过专网传输给控制中心。（）具备设备完好性检测功能：定时自动对设备进行轮检，出现问题时向控制中心报

52、警。桂林工学院硕士学位论文（）控制中心通过远程方式，设定、控制、检测参考站的运行。 设定包括：接收机参数、计算机参数。 控制包括：接收机参数的修改。检测包括：接收机状态、计算机状态、电源状态。（）预留无线播发接蹒，未来将做各个参考站建设为区域单参考站。，参考站结构各参考站结构基本结构相通，都由室外观测墩和室内仪器框组成，室外设备包括避雷针，观测墩，天线等。室外设备主要是机柜，接收机和计算机、网络设备、电涌设备、设备等安装于机柜内。室内室外设备相互独立，仅需要讲天线与接收机连接。参考站基本结构冤图新示。观测墩根据参考站楼顶实际情况恧定。图参考站基本结构参考站网络”参考站的网络设计包括参考站设备的

53、选型、连接、网络形式等部分。各参考站的结构是基于网络终端（）。主要设备包括计算机、接收机、不间断电源、通信链路等。设备间的连接与通讯/doc/2a53a3fd9e413197a97b018d是参考站设计中的核心部分，其可靠性和稳定性往往决定了整个系统的性能与可靠性。本方案采用基于计算机和串口访问服务器的设计方案，设备间通讯协议采用异步串口通信协议，接口标准采用，与控制中心通信的协议采用曲。参考站增加了串口服务器（或软件串口网关），将各设备的异步通信协议转换成协议，即备设备具有唯一的瑾端墨号，可以象访问嬲络设备一样访问串口设备。桂林工学院硕士学位论文参考站防护设备电涌会使电子设备受到瞬态过电的破

54、坏，雷电是导致电涌最明显的原因，建筑物顶部的避雷针在直击雷时可将大部分的放电分流入地，避免建筑物的燃烧和爆炸。由于参考站主要设备架设于露天制高点，与之相关的电力线、通信线、射频线、露天设备都需安装相应的雷电和电涌防护器，以确保设备安全。参考站数据流程参考站设按照以上的网络形式，对参考站网络的数据流程设计如下：（）各参考站作为服务器端，系统控制中心作为客户端。以客户机主动联接服务器的方式访问各参考站设备和计算机。（）参考站数据按照流动方向可分为内部数据流和外部数据流两种，其中外部数据流分为实时和缺断两类。（）内部数据流的定义是：接收机在接收过程中存储数据，并作为数据的热备份。（）实时数据流的定义

55、是：正常工作条件下，控制中心通过访问（或软件串口网关）的端口地址得到接收机等设备的实时观测数据，并向接收机发出控制命令。（）缺断数据流的定义是：若因通信链路中断而造成的数据传输终止，则在重新连通时，控制中心通过访问接收机，将缺断数据传回而形成的数据流。三种数据流并非同时发生，在正常工作条件下，内部数据流与实时数据流同时发生。通讯子系统。性能需求本组网项目需要将个参考站网络联接到广西区测绘局数字化测绘大楼控:/doc/2a53a3fd9e413197a97b018dr制中心，性能指标要求如下：（）端到端数据传输要求延时小于一秒；（）系统失码率低于千万分之一；（）系统可靠性高，正常工作时间超过，故

56、障排除实践低于小时；（）采用专线通讯，实现内网与外网的物理隔离，保证数据绝对安全。组网方案由于中国电信公司在部分接入点线路不能到位，采用了主备光纤数字电路组建专网。第一层为各参考站接入点到就近电信分局的接入层。每个接入点末端采用套具有环路保护功能的光传输设备出的以太网接口，以接白与参考的采集设备桂林工学院硕士学位论文对接，采用两组不同局向的光缆接入末端光传输设备，以速率向中心机房汇聚上传。第二层为各接入电信分局到南宁市内指定汇聚局的传输汇聚层。端到端采用的专用传输通道进行调配，并汇聚到广西测绘局数字化测绘中心的电信接入局。第三层为汇聚局到广西测绘局数字化测绘中心大楼的骨干传输层。汇聚局采用具有

57、环路保护功能的光传输设备接入到第钡，绘院中心机房，采用两组不同局向的光缆接入该光传输设备；并采用套协议转换器，与个末端接入点的配套使用，端到端采用以太网方式进行传输，用于参考站到中心机房的数据传输。网络拓扑图系统网络拓扑图见图。一。一数据处理与脚户默务巾心：圭备煅峨、。廷箩蟠光蝴接口船接嘣防诲啭筛鬻两鲤瓜协倪转换嚣鞠瞬唾、南宁市内传输同络一采集接口设备“。，双桥镇参考站:/doc/2a53a3fd9e413197a97b018dar凄蕾拄，。猫樯基巴壮霎鎏茎言墓墨毕铤；錾鋈多，一铋如， 键篓哆幂肇口设备“大王滩参考站区测绘局参考站传输电路组罔圉图系统网络拓扑图用户子系统性能需求系统中，用户系统

58、按照应用的精度不同，可以分为厘米级用户系统，分米级用户系统，亚米级用户系统，米级用户系统等。按照用户的应用不同，可以分为测绘与工程用户（厘米、分米级），车辆导航与定位用户（米级）等。高精度用户（事后处理）等几类。各类用户分别使用不同差分信息。表是对各用户群落的基本分析。桂林工学院硕士学位论文表用户群落分析。予系统结构用户系统的基本构成是接收数据链、接收机和中央处理器。按照不同应用的要求，可能要求具备电子手簿，电子地图、回传数据链等设备。在不同的应用中，由于要求的精度不同，对接收机的指标要求也就不同，一般的，厘米级和分米级的精度要求采用相位差分的模式，要求选用较好性能的接收机，对于米级用户（多为

59、车辆用户），可以选用一般的导航型接收机。数据撬发按照数据搔发的时效性不同，其结构可分为两个链路，一个都分用于实时的数据播发，另个链路用于事后的数据传输。（）实时的数据播发等公众移动通信网络：弱用调制解调器或无线上网实现差分信患的传输，完成大范蟹内的实时差分定位作业。（）事后的数据传输系统软件核心通过曲访问或以郇文件传输功能，采用的方式向公众提供事蜃数据处理服务。桂林工学院硕士学位论文播发流程按照以上设计得到韵系统数据发播流程如蓄所示。:/doc/2a53a3fd9e413197a97b018dr图系统数据发播流程图系统测试系统测试项目建成后，对各项设计指标进行严格测试，以评定系统是否达到设计要

60、求，测试项圈涵盖以下几个方面：定位精度、空间可用性、时间可用性、定位服务的时效性及系统平均无故障时间等指标。（）定位精度测试实时定位测量精度反映的是用户在真实作业条件下，可以得到的实时定位服务的精度。本系统饿能测试中，设计选择若干个高等级的城市坐标系控制点进行不同距离条件下的定位测试，将定位结果换到地方坐标系后与已知成果比较，计算其内符合和外符合精度。（）空间可用性测试空间可用性可以认为是能够得到固定解（）的区域范围测试。将接收机国定在作业车辆上进行连续定位，记录车辆的轨迹，分析定位结果状态（固定解或浮动解），可对空间可用性作出一定程度的评价。测试包括网络和单站作业模式，应分别给出相应的有效服