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　　【摘要】：公路邊坡是危害最為嚴(yán)重的主要地質(zhì)災(zāi)害之一，為了減少公路邊坡災(zāi)害對人民生命財產(chǎn)安全造成的損失，必須對公路邊坡災(zāi)害進行變形監(jiān)測和預(yù)報。 變形監(jiān)測方法多種多樣，已從簡單的人工法發(fā)展到了目前的高精度儀器測定法，如GPS、TDR和測量機器人等，這些方法也已廣泛應(yīng)用于公路崩塌、滑坡等災(zāi)害的監(jiān)測與預(yù)報。為了尋求適合于公路邊坡變形監(jiān)測的技術(shù)和方法，本文從分析公路邊坡的變形機理入手，研究了公路邊坡變形監(jiān)測的有關(guān)理論與方法，并重點研究了目前在變形監(jiān)測中應(yīng)用較為廣泛的GPS技術(shù)及其特點。在高精度邊坡變形監(jiān)測中，由于GPS設(shè)備的昂貴費用，極大地限制了GPS技術(shù)的應(yīng)用；而且只用少量的GPS接收機，也無法在監(jiān)測過程中獲得變形體整體的、連續(xù)的變形信息。因此，為了降低GPS監(jiān)測系統(tǒng)的成本，實現(xiàn)對變形體的連續(xù)監(jiān)測和準(zhǔn)確預(yù)報，本文還系統(tǒng)地研究了適用于公路邊坡監(jiān)測的GPS一機多天線變形監(jiān)測系統(tǒng)，包括其工作原理、系統(tǒng)構(gòu)成、數(shù)據(jù)傳輸及有關(guān)的數(shù)據(jù)處理和變形預(yù)測理論等內(nèi)容。 圍繞這一主題，論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點可概括如下： (1)對公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害的變形機理、產(chǎn)生原因、破壞模式、防治措施，以及公路邊坡變形監(jiān)測的方法、技術(shù)和儀器進行了分析、對比和研究，重點研究目前用GPS技術(shù)進行公路邊坡變形監(jiān)測的兩種主要模式的優(yōu)缺點，總結(jié)出了公路邊坡變形監(jiān)測方法、技術(shù)和儀器的優(yōu)選原則。 (2)結(jié)合兩次用GPS一機多天線技術(shù)監(jiān)測公路邊坡變形的試驗，研究了GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)的組成、GPS一機多天線技術(shù)在公路邊坡災(zāi)害監(jiān)測中的可行性和GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)的支撐技術(shù)，設(shè)計出了一套適用于公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的GPS一機多天線自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)。 (3)對GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)的定位算法進行了研究，特別對GPS單歷元定位算法及其在公路邊坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用進行了深入研究，建立了一套適用于公路邊坡變形監(jiān)測的GPS單歷元算法，從而有效地避免了“整周模糊度的求解”和“周跳的探測與修復(fù)”等問題，解決了GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)處理問題。 (4)結(jié)合水門溝滑坡的GPS形變監(jiān)測資料，在研究卡爾曼濾波和動態(tài)灰色 【關(guān)鍵詞】：公路邊坡變形監(jiān)測 GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng) 單歷元算法 動態(tài)跟蹤預(yù)測 卡爾曼濾波 動態(tài)灰色預(yù)測模型 位移動力學(xué)分析法
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：U416.14;P228.4
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2006.163211
【目錄】：

• 摘要3-5 ABSTRACT5-7 目錄7-9 第一章 引言9-14 1.1 研究背景與意義9-10 1.2 滑(邊)坡災(zāi)害監(jiān)測研究現(xiàn)狀10-12 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容12-14 1.3.1 課題來源12 1.3.2 主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點12-14 第二章 公路邊坡的變形監(jiān)測14-34 2.1 公路邊坡災(zāi)害的產(chǎn)生機理、原因及防治14-20 2.1.1 公路邊坡變形的基本概念14 2.1.2 公路邊坡變形的力學(xué)機理14-16 2.1.3 影響公路邊坡穩(wěn)定性的主要因素16-17 2.1.4 公路邊坡的變形和破壞模式17-18 2.1.5 公路邊坡變形的防治18-20 2.2 公路邊坡變形監(jiān)測的方法、技術(shù)和儀器20-31 2.2.1 傳統(tǒng)的公路邊坡變形監(jiān)測的方法、技術(shù)和儀器20-26 2.2.2 公路邊坡變形監(jiān)測的新方法、新技術(shù)和新儀器26-29 2.2.3 自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)29-30 2.2.4 公路邊坡變形監(jiān)測方法、技術(shù)和儀器的優(yōu)選原則30-31 2.3 用GPS技術(shù)進行公路邊坡變形監(jiān)測31-33 2.3.1 常規(guī)的GPS靜態(tài)相對定位定期監(jiān)測模式31 2.3.2 連續(xù)運行站式的GPS監(jiān)測系統(tǒng)31-33 2.4 本章小結(jié)33-34 第三章 公路邊坡災(zāi)害GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計34-51 3.1 GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)概述34-36 3.2 GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)的組成36-40 3.3 GPS一機多天線技術(shù)用于公路邊坡災(zāi)害監(jiān)測的可行性研究40-42 3.3.1 GPS一機多天線技術(shù)在公路邊坡變形監(jiān)測中的試驗40 3.3.2 試驗結(jié)果與分析40-42 3.3.3 初步結(jié)論42 3.4 GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)的支撐技術(shù)42-44 3.4.1 多天線控制器微波開關(guān)中各通道GPS信號的高隔離度問題42 3.4.2 數(shù)據(jù)實時傳輸問題42-44 3.4.3 GPS定位算法問題44 3.5 基于網(wǎng)絡(luò)的公路邊坡災(zāi)害GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計44-49 3.5.1 水門溝滑坡GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計44-48 3.5.2 水門溝滑坡GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)的費用48-49 3.6 本章小結(jié)49-51 第四章 GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)的單歷元算法研究51-59 4.1 GPS單歷元算法概述51-53 4.1.1 GPS單歷元算法的提出51 4.1.2 GPS單歷元算法的發(fā)展51-53 4.2 公路邊坡變形監(jiān)測GPS單歷元算法模型的建立53-55 4.2.1 公路邊坡變形監(jiān)測的特點53 4.2.2 MAGMS軟件GPS單歷元算法的基本原理53-54 4.2.3 MAGMS軟件GPS單歷元算法的數(shù)學(xué)模型及誤差分析54-55 4.3 GPS單歷元算法在公路邊坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用55-58 4.3.1 試驗概況55-56 4.3.2 試驗結(jié)果分析56-58 4.4 本章小結(jié)58-59 第五章 公路邊坡變形的動態(tài)跟蹤預(yù)測59-85 5.1 公路邊坡變形預(yù)測的卡爾曼濾波模型59-63 5.1.1 離散線性系統(tǒng)卡爾曼濾波模型的建立60-62 5.1.2 卡爾曼濾波模型的精度評定62-63 5.2 公路邊坡變形預(yù)測的動態(tài)灰色預(yù)測模型63-66 5.2.1 灰色系統(tǒng)理論概述63 5.2.2 灰色GM(1，1)預(yù)測模型的建立63-65 5.2.3 動態(tài)灰色預(yù)測模型的建立65-66 5.3 基于濾波算法的動態(tài)灰色預(yù)測模型66-68 5.3.1 濾波算法簡介66-68 5.3.2 基于濾波算法的動態(tài)灰色預(yù)測模型的建立68 5.4 水門溝滑(邊)坡的動態(tài)跟蹤預(yù)測68-80 5.4.1 水門溝滑坡變形監(jiān)測概況69-71 5.4.2 卡爾曼濾波在水門溝滑坡變形預(yù)測中的應(yīng)用71-73 5.4.3 動態(tài)灰色預(yù)測模型在水門溝滑坡變形預(yù)測中的應(yīng)用73-75 5.4.4 基于濾波算法的動態(tài)灰色預(yù)測模型在水門溝滑坡變形預(yù)測中的應(yīng)用75-79 5.4.5 水門溝滑坡動態(tài)跟蹤預(yù)測結(jié)果分析79-80 5.5 基于位移動力學(xué)分析法的邊坡變形預(yù)測80-84 5.5.1 滑坡位移過程中的非線性動力學(xué)特征80 5.5.2 滑坡位移動力學(xué)分析法的基本原理80-83 5.5.3 位移動力學(xué)分析法在邊坡變形預(yù)測中的應(yīng)用83-84 5.6 本章小結(jié)84-85 第六章 總結(jié)與展望85-87 參考文獻87-93 致謝93-94 在讀研期間發(fā)表的論文和完成的科研成果94