Abstract
The research and development project GOCA (GNSS/LPS based Online Control and Alarm System) applies GNSS as well as classical local positioning sensors (LPS), such as e.g. total stations, for a real-time deformation monitoring. The GOCA system may be set up as an earlywarning- system for natural hazards (landslides, volcanos) and also for the monitoring of geotechnical installation and buildings (mining, tunneling activities, bridges). The GOCA system consists of GNSS and LPS sensors, which are set up in the monitoring area as a permanent array or as a mobile monitoring system. The GOCA hardware-control and communication software modules collect, in different kind of communication modes, the GNSS/LPS data in a user defined sampling rate. The GOCA deformation-analysis software is responsible for a further processing of that data in a three steps sequential adjustment procedure. Both least squares and robust estimation techniques (L1- norm and other bounded influence M-estimators) are applied. A first focus is set on the robust online displacement estimation, statistical testing and alarm setting. Further the algorithmic scheme of a L2- and a robust L1-norm Kalman filter is treated, which is applied in the GOCA system for the estimation of the object-point state vector of displacements, velocities and accelerations. The further development of the deformation analysis concern the integration of further parameters (e.g. material parameters and damage models) as well as of additional geotechnical sensors (e.g. strainmeters) and lead to system analysis based approaches. Here FEM-based approaches for static and dynamics processes are proposed as appropriate models. Typical project applications are shown as examples for the GOCA-system.
Keywords
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Preview
Unable to display preview. Download preview PDF.
References
Bickel, P. (1975): One-step Huber estimates in the linear model. Journal of the American Statistical Association (70). 428–434.
Borchers, S. und R. Heer (2002): Bauwerksüberwachung mit GOKA (GPS-basiertes Online Kontroll-und Alarmsystem) an der Schleuse Uelzen I. Schriftenreihe des DVW, Band 44, Konrad Wittwer Verlag. ISBN 3-87919-281-2, ISSN 0940-4260, S. 65–84.
Bulowski, T. (2001): Kontinuierliche Überwachung von Tagebauböschungen mit dem System GOCA. 43. Wissenschaftliche Tagung der DMV (Deutsche Markscheider Vereinigung), Sept. 01, Trier. DMV Mitteilungen, 2001.
Eichhorn, A. (2005): Ein Beitrag zur Identifikation von dynamischen Strukturmodellen mit Methoden der adaptiven Kalman-Filterung. DGK-C Nr. 585. Deutsche Geodäische Kommisssion, München.
Feldmeth, I., Jäger, R. Und R. Zischinsky (2004): GPSbased Online Control and Alarmsystem GOCA-Leistungsstandards am Einsatzbeispiel Staumauer Kops (Vorarlberger Illwerke AG, Österreich). Wasserwirtschaft-Zeitschrift für Wasser und Umwelt, Heft 1–2, 2004. Vieweg Verlag, Stuttgart, ISSN 0043-0978.
Holland, P.W. (1977): Robust Regression using iteratively reweighted Least Squares. Commun. Statist.-Theor. Meth. A6(9), S. 813–827.
Huber, P (1973): Robust Regression: Asymptotics, Conjectures and Monte Carlo. Ann. Statist. (1). S. 799–821.
González, F. (2005): Improvement, Redesign, C++-based Implementation and Testing of the GOCA-Kalmanfiltering Modules. Masterthesis im Masterstudiengang Geomatics der Fachhochschule Karlsruhe.
Jäger, R. (1988): Analyse und Optimierung geodätischer Netze nach spektralen Kriterien und mechanische Analogien. Deutsche Geodätische Kommission, Reihe C, Nr. 342, München.
Jäger, R., Weber, A. und R. Haas (1997): Ein ISO 9000 Handbuch für Überwachungsmessungen, DVWSchriftenreihe, Heft Nr. 27, Wichmann Verlag, Karlsruhe.
Jäger, R.; Müller, T.; Saler, H. and R. Schwäble (2005): Klassische und robuste Ausgleichungsverfahren-Ein Leitfaden für Ausbildung und Praxis von Geodäten und Geoinformatikern. ISBN 3-87907-370. Wichmann Verlag.
Jäger, R. und M. Bertges (2004): Integrierte Modellbildung zum permanenten Monitoring von Bauwerken und geotechnischen Anlagen. Beitrag zum 61. DVW-Fortbildungsseminar, 27./28. September 2004, Bauhaus-Universität Weimar. DVW-Schriftenreihe, Band 46/2004. ISBN 3-89639-451-7. S. 101-140.
Kälber, S. and R. Jäger (1999–2005): GOCA-Homepage. www.goca.info.
Kälber, S. and R. Jäger (1999): Realization of a GPS-based Online Control and Alarm System (GOCA) and Preview on Appropriate System Analysis Models for an Online Monitoring. Proceedings of the 9th FIG-Symposium on Deformation Measurement and Analysis. Sept. 1999, Olsztyn, Poland. p. 98–117.
Kälber, S.; Jäger, R; Schwäble, R.: Heimberg, F. and K. Kast (2000): GPS-based Online Control and Alarm System (GOCA). Report presented to the 20. ICOLDCongress, 2000, Peking. Int. Commission on Large Dams, Paris.
Kälber, S. und R. Jäger (2001): GPS-based Online Control and Alarm System (GOCA). Proceedings 10th FIG Internat. Symposium on Deformation Measurements. Orange, Californien, USA, 19.-22. March 01. CDROM.
Kahmen, H. und H. Suhre (1983): Ein lernfähiges tachymetrisches Vermessungsystem zur Überwachung kinematischer Vorgänge ohne Beobachter. ZfV 108 (1983). S. 345–351.
Korittke, N. und G. Palte (2001): Real-Time-Monitoring von bergbaubedingten Gebäudebewegungen mit GPS. Schriftenreihe des DVW, Band 43, Konrad Wittwer Verlag. ISBN 3-87919-279-0, ISSN 0940-4260, S. 183–195.
Lauterbach, M. und E. Krauter (2002): Satellitengestütztes Monitoring einer Großrutschung im Bereich eines Autobahndammes bei Landstuhl/Pfalz. Messtechnik-Geotechnik, Nr. 25, 2002.
Pelzer, H. (1974): Zur Analyse geodätischer Deformationsmessungen. DGK, Reihe C, Nr. 164, München.
Schäfer, W. (2004): GPS-gestützte 3D-Permanent-Überwachung bewegungsempfindlicher Bergschadensobjekte. Zeitschrift Markscheidewesen.
Teskey, W. (1988): Integrierte Analyse geodätischer und geotechnischer Daten sowie physikalischer Modelldaten zur Beschreibung des Deformationsverhaltens großer Erddämme unter statischer Belastung. Deutsche Geodätische Kommission, Reihe C, München.
Welsch, W. and O. Heunecke (1999): Terminology and classification of deformation models-final report of FIG ad-hoc-Committee of WG 6.1. Proceeding of the 9th International FIG Symposium on Deformation Measurements, Olsztyn, 27–30 September, 1999.
Zienkiewicz, O.C. (1984): Methode der finiten Elemente. Carl Hanser Verlag, München.
Author information
Authors and Affiliations
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2006 Springer-Verlag Berlin Heidelberg
About this paper
Cite this paper
Jäger, R., González, F. (2006). GNSS/LPS Based Online Control and Alarm System (GOCA) - Mathematical Models and Technical Realization of a System for Natural and Geotechnical Deformation Monitoring and Hazard Prevention. In: Sansò, F., Gil, A.J. (eds) Geodetic Deformation Monitoring: From Geophysical to Engineering Roles. International Association of Geodesy Symposia, vol 131. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-38596-7_37
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-38596-7_37
Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg
Print ISBN: 978-3-540-38595-0
Online ISBN: 978-3-540-38596-7
eBook Packages: Earth and Environmental ScienceEarth and Environmental Science (R0)