GPS技术在矿山边坡变形监测中的应用研究

论文摘要

我国蕴藏了极为丰富的矿山资源,目前已建成的矿山约几万座,对矿山边坡实施准确、实时的安全监测非常重要。本文介绍了矿山边坡监测的目的、任务、要求和方法,总结了GPS常规监测方法存在的问题:成本高、观测条件差、分级布网、实时性与同步性差。本文通过江西某矿山边坡监测基准网工程实例,开展了高精度GPS测量的比测实验研究,论证了GPS技术应用于矿山边坡变形监测的技术可行性,研究了需要采取的措施和方法。通过GPS变形监测网设计的相关理论的研究,设计了适合测区的变形监测网,然后进行了数据采集,并对采集的数据运用观测量优选的方法进行了数据分析。利用参数比较的方法,通过分析GPS基线精度、点位坐标精度和外符合情况,确定了GPS应用于变形监测时采用的最佳参数:高度截止角、时段长度、最佳观测时段、基准点数量及其分布、起算点坐标精度、对流层参数估计。此外,本文介绍了常规边角网的情况和GPS比测的过程,经过与常规边角网的边长、坐标的比较和分析,证明了GPS应用于高精度变形监测实践的可行性,掌握了GPS技术应用于矿山边坡变形监测的方法,这有利于直接指导生产实践,达到了实验研究的预期目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 矿山边坡变形监测的意义
• 1.2 边坡变形监测的研究现状
• 1.2.1 变形监测研究现状
• 1.2.2 边坡变形监测数据分析处理理论与方法的研究现状
• 1.3 GPS 矿山边坡监测的难点
• 1.4 GPS 矿山边坡监测的措施
• 1.5 本文研究的主要内容和研究目标
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究目标
• 第二章 矿山边坡变形监测的内容及监测方案设计
• 2.1 露天矿边坡特点
• 2.2 边坡监测的任务
• 2.3 矿山边坡变形监测的主要内容
• 2.3.1 选定变形监测基准点
• 2.3.2 GPS 变形监测网的设计
• 2.3.3 GPS 监测及其坐标转换
• 2.3.4 监测结果的数据处理和变形分析
• 2.4 边坡稳定性及其防治措施的研究
• 2.4.1 影响边坡稳定的因素
• 2.4.2 边坡稳定性的分析方法
• 2.5 GPS 矿山边坡监测的方案设计
• 2.5.1 技术设计准备
• 2.5.2 精度标准的确定
• 2.5.3 图形设计
• 2.5.4 基准设计
• 2.5.5 观测时段和周期的设计
• 2.6 露天矿边坡的监测实施
• 2.6.1 边坡观测站的布设
• 2.6.2 边坡的监测
• 2.7 本章小结
• 第三章 GPS 变形监测中观测量的选取
• 3.1 概述
• 3.2 基线解算常用的观测量
• 3.3 不同观测量对基线解算精度的影响分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 GPS 变形监测网的优化设计研究
• 4.1 GPS 变形监测网优化设计的提出
• 4.2 GPS 变形监测网的质量
• 4.2.1 精度指标
• 4.2.2 可靠性指标
• 4.2.3 灵敏度指标
• 4.2.4 费用标准
• 4.3 GPS 变形监测网的优化设计
• 4.3.1 GPS 变形监测网优化设计的内容
• 4.3.2 GPS 控制网网形对控制网质量的影响
• 4.3.3 实验监测网
• 4.4 本章小结
• 第五章 边坡变形监控模型及边坡形变研究
• 5.1 边坡形变的动态灰色模型
• 5.1.1 GM（1,1）模型
• 5.1.2 GM（1,1）建模数据特性
• 5.1.3 GM（1,1）模型的精度检验
• 5.2 边坡形变建模
• 5.2.1 变形模型建立
• 5.2.2 形变量求解
• 5.3 边坡形变预报
• 5.3.1 多项式拟合方法
• 5.3.2 预报模型的建立
• 5.3.3 估计系数显著性检验
• 5.4 本章小结
• 第六章 工程实例－德兴铜矿富家坞矿区基准网比测
• 6.1 富家坞矿区简介
• 6.1.1 露天采场概况
• 6.1.2 矿区地质环境条件
• 6.2 富家坞矿区边坡GPS 监测网系统
• 6.2.1 坐标框架选择
• 6.2.2 基准点选择
• 6.2.3 监测点布置
• 6.2.4 坐标系统选择
• 6.3 边坡平面位移监测网
• 6.3.1 平面位移监测网的设计
• 6.3.2 存在的问题
• 6.3.3 边角网观测
• 6.3.4 外业采集数据的质量评定
• 6.3.5 平差计算及精度统计
• 6.4 GPS 数据采集
• 6.4.1 观测要纲设计
• 6.4.2 数据采集
• 6.5 GPS 数据处理
• 6.5.1 精密地心坐标获取
• 6.5.2 精密基线解算
• 6.5.3 外业质量检核
• 6.5.4 平差计算与精度统计
• 6.6 与常规边角网的比较
• 6.6.1 观测边长比较
• 6.6.2 点位坐标比较
• 6.7 参数选择比较与分析
• 6.7.1 高度截止角比较
• 6.7.2 时段长度比较
• 6.7.3 起算点坐标精度
• 6.7.4 对流层参数估计
• 6.8 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文的主要研究内容
• 7.2 研究成果
• 7.2.1 GPS 技术应用于矿山边坡变形监测的可行性
• 7.2.2 最佳参数设置
• 7.3 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果