[发明专利]基于北斗多频信息感知的突发地质灾害监测预警方法

说明书

本发明涉及地质灾害监测预警领域，具体是基于北斗多频信息感知的突发地质灾害监测预警方法，包括监测终端设备：北斗/GNSS接收机4台（套）、自主模拟形变平台设备2台（套）、数据的实时传输设备、能源供给设备、存储计算显示设备、其他配件，后端数据处理软件：基于北斗多频信息感知的突发地质灾害监测预警系统。本发明通过实时接收的北斗数据，进行卫星轨道运动对多频相位观测值影响规律的研究，反演消除或削弱卫星运动造成多频观测差异的估计模型，可以为多环境下重大地质灾害的实时监测和预警提供一种可靠手段。

技术领域

通过对北斗多频载波信息的感知与处理，可为突发的滑坡、矿区沉陷、路基崩塌等地质灾害监测预警提。供研判信息和技术支持。

背景技术

近年来，全球自然灾害呈现分布地域广、持续时间长、反常性大等特征，严重危害着人类工程建设、运行和人居安全。我国是世界上受地质灾害影响最严重的国家，据统计2021年，全国共发生地质灾害4772起，造成80人死亡、11人失踪，直接经济损失32亿元。从灾情类型看，滑坡2335起、崩塌1746起、泥石流374起、地面塌陷285起、地裂缝21起、地面沉降11起。从灾情等级看，特大型地质灾害35起，大型地质灾害27起，中型地质灾害328起，小型地质灾害4382起。在地质灾害频发的情况下，2021年全国成功预报地质灾害905起，占全年地质灾害发生总数的18％左右，可以说地质灾害监测预警工作任重道远。

尤其在以煤炭资源开采为主的地区，该地区经济的强劲增长得益于煤炭事业的发展，但是随着煤炭资源的大量开采，也带来了一系列的地质环境问题，其中以地面塌陷、崩塌、滑坡三种突发性地质灾害为主，给当地的人民生命与财产造成了巨大的损失。所以，为了减小地质灾害非人类带来的损失，已经将基于北斗/GNSS的高精度监测技术应用到地质灾害系统中来保障人们的生活。但目前基于北斗/GNSS的高精度监测技术仍存在一些问题，主要流程、方法和存在的问题如下：

目前，基于北斗/GNSS的高精度监测的主要工作模式和流程是：

(1)获取载波相位原始观测数据、卫星星历数据；

(2)推算卫星实时坐标，解算载波相位整周模糊度，计算监测点坐标；

(3)与前期观测点的坐标比较，分析变形情况。

从数据获取方面看，现有的方法主要有两种途径：

(1)人工定期到观测点设站获取；

(2)在线获取。按文件定期获取或按照历元实时获取。

从数据处理方面看，现有的方法主要有两类：

(1)事后处理。人工在外业采集数据后，进行室内数据下载与处理；

(2)在线半实时处理。由于载波相位整周模糊度求解复杂，坐标计算、转换、比较问题繁琐耗时，难以满足实时数据处理要求。

主要存在以下问题：

(1)实时响应性欠佳。传统方法数据处理往往采用事后处理或在线半实时处理的方法，其数据的处理不是实时性的，难以满足实时分析预警的需求；

(2)时变信息难以感知。传统方法其获取的数据不是实时化的，一般采样间隔为5秒、10秒、15秒、30秒等，难以感知时变信息；

(3)复杂场景下精度较差。传统方法采用RTK或PPP技术进行高精度的坐标解算，其解算高精度坐标需要一定数量的可见星和低噪声的观测数据。然而地质灾害检测现场往往存在于山区、森林等遮挡、干扰严重的复杂场景，直接影响到RTK或PPP技术的定位精度；

(4)设备成本昂贵。传统方法采用的GNSS监测接收机一般由卫星天线、定位模块、通信模块和太阳能供电模块构成，设备成本较高。并且类似滑坡的地质灾害一般形变比较破碎，相距较近的两个点形变特征却可能迥异，需要在滑坡体等地质灾害检测现场部署多台监测接收机；