Разработка и исследование технологических решений повышения качества геодезического мониторинга динамических объектов с использованием гнсс
Обработка данных для выделения смещений пункта
жүктеу/скачать 5,7 Mb. Pdf көрінісі
|
| 1.4 Обработка данных для выделения смещений пункта
Выявление смещений пункта, закреплённого на динамическом объекте, позволяет: 1. Получать на какой-либо момент времени реальные координаты пункта, а не приписывать ему постоянные (важно, если пункт закреплён на динамическом объекте). 2. Следить за сооружением. Набрав достаточное количество измерительной информации о смещениях динамического объекта в зависимости от сезона, времени суток, ветра, облачности и т. д., можно получить некое представление о том, как поведёт себя объект в разных условиях. Если смещения антенны приёмника отличаются от ожидаемых значений, значит, в самом сооружении произошли какие- либо изменения (например, появились трещины). Для выделения смещений пункта применяются различные способы обработки данных. Можно выделить два основных направления: - обработка данных, как наблюдений, выполненных в режиме статика; - обработка данных, как наблюдений, выполненных в режиме кинематика с последующей математической обработкой выделенного сигнала. Здесь следует уточнить терминологию, которая будет использоваться далее. В литературе [5, 16, 46, 63] среди прочего можно встретить описание двух режимов наблюдений - статики и кинематики. Различаются эти режимы наблюдений, в первую очередь, технологией проведения работ: в режиме статика приёмник неподвижен, в режиме кинематика - перемещается. При этом независимо от того, в каком режиме производятся наблюдения, приёмник получает от спутников одну и ту же информацию. То есть, корректнее ставить 31 вопрос: в каком режиме происходит обработка информации? В случае, если в течение периода наблюдений приёмник был неподвижен, собранные данные можно обрабатывать и как статические наблюдения, и как кинематические (независимо от того, какой режим наблюдений был запущен на приёмнике). То есть, в независимости от режима наблюдений в дальнейшем тексте диссертации такая обработка будет рассматриваться как обработка в режиме статики и в режиме кинематики соответственно. Следует отметить, что данные с перемещающегося приёмника тоже можно обрабатывать в любом из режимов, но при существенной скорости перемещения обработка в режиме статики не даст удовлетворительного результата. Описание того, как выполняется обработка спутниковых измерений при мониторинге динамических объектов можно встретить в следующих работах [17, 45, 49, 81, 82, 98, 135, 146, 153, 163]. В статье [81] описана задача выявления квазистатических колебаний сооружения башенного типа (Штутгардской телебашни), вызванных неравномерным солнечным нагревом сооружения. Для этой цели временной ряд (информация, собранная спутниковыми приёмниками) был разделён на интервалы по 10 минут и каждый интервал был обработан в режиме статика. Результатом обработки является график, показывающий суточный ход верхней части башни. Похожая задача (наблюдения за деформацией металлической фермы) рассмотрена в работах [117, 153, 163]. В этом случае так же применялась обработка интервалов по 10 минут в режиме статики. В статье [146] описан мониторинг 30 метрового здания, не являющегося сооружением башенного типа. Для выявления деформаций конструкции опять же применялась обработка интервалов по 10 минут. В работе [49] описан мониторинг деформаций плотины ГЭС. Для определения смещений пунктов ряд данных разделён на интервалы по 30 минут. В работе [17] для исследования деформационных процессов на Загорской ГАЭС применяется обработка ряда данных интервалами по 1 часу. Каждый из 32 интервалов обрабатывается в режиме статики. Примеры такой обработки спутниковых измерений можно встретить и в других статьях [45, 98]. Описанный подход к обработке данных имеет ряд недостатков. При обработке данных в режиме статики короткими интервалами по 10-15 мин. существует опасность получения неверного решения в случае неудовлетворительных условий наблюдения или если на антенну действуют переотражённые сигналы. При использовании интервалов по 40-60 мин. и более выявляемое смещение сильно сглаживается. Если при мониторинге квазистабильных объектов, например плотин, это несущественно, то при мониторинге сооружений башенного и мачтового типов необходима более высокая детализация смещений. Таким образом, используемые подходы применимы только в определённых ситуациях; в ряде случаев, например, при мониторинге динамического объекта в сложных условиях, данные методы не принесут желаемого результата. Другие авторы используют иной подход: измерительная информация, собранная со стационарно установленных приёмников, обрабатывается в режиме кинематики. Результатом обработки является временной ряд, содержащий большое количество точек. Точность, с которой определены эти точки, ниже, чем в режиме статики; кроме того, на такие измерения особенно велико влияние переотражённых сигналов. Поэтому получившийся временной ряд требует дальнейшей обработки. В статье [82] описано сглаживание сигнала математическими фильтрами. Авторы статьи [135] выполнили фильтрацию временного ряда, а затем, для более глубокой обработки сигнала, использовали вейвлет-преобразование. Недостатком такого подхода является более низкая точность результатов обработки в режиме кинематики и влияние сглаживания на результаты. Поэтому такой метод значительно реже используется для точного определения координат. Возникает необходимость разработки нового метода обработки данных, который совмещает и высокую точность наблюдений, и высокую детальность выявления смещений. Разработке такого метода посвящена глава 2. |