RTK在公路大橋變形監(jiān)測的應(yīng)用研究

■周建國

（杭州國測測繪技術(shù)有限公司　浙江　杭州　310000）

RTK在公路大橋變形監(jiān)測的應(yīng)用研究

■周建國

（杭州國測測繪技術(shù)有限公司浙江杭州310000）

近年來GPSRTK的技術(shù)發(fā)展越來越快，并且在公路大橋中的應(yīng)用越來越廣泛，很多建筑工程都開始注重GPSRTK的技術(shù)在大橋變形監(jiān)測過程中的應(yīng)用，不僅能夠極大的提高工作的效率，而且可以節(jié)省很多時間，本文主要闡述了RTK在公路大橋變形中必要性以及影響作業(yè)精度的因素，從而實(shí)現(xiàn)了RTK在公路大橋變形監(jiān)測中的應(yīng)用。

RTK變形監(jiān)測效率

RTK是當(dāng)前一種比較先進(jìn)的實(shí)時定位技術(shù)，它不僅可以實(shí)時的提供指定位置的三維坐標(biāo)，而且可以達(dá)到厘米級別的精度，在此種工作模式之下基準(zhǔn)站主要是通過無線電數(shù)據(jù)鏈觀測坐標(biāo)信息，并且傳送給流動站，根據(jù)組成的相位差進(jìn)行分析。

1　RTK基本概述

首先是RTK在公路大橋變形檢測中的必要性，在進(jìn)行監(jiān)測的過程中，主要目標(biāo)是大橋的關(guān)鍵部位，在及時的發(fā)現(xiàn)大橋的危害之后采取必要的措施，以免出現(xiàn)不必要的麻煩，為評估橋梁的耐久性和穩(wěn)定性提供了重要的數(shù)據(jù)信息，同時也有助于橋梁的加固和維修方案的制定，為解決安全運(yùn)營、突發(fā)事件和損傷的檢測提供了良好的保障[1]。

其次是RTK測量的基本原理。在基準(zhǔn)站安裝一臺GPS的接收機(jī)，將接收機(jī)觀測到的數(shù)據(jù)通過無線電進(jìn)行傳輸，并且實(shí)時的發(fā)送給用戶，用戶站通過GPS接收機(jī)不僅接受信號而且傳輸信號，之后根據(jù)相對定位的原理進(jìn)行分析，計(jì)算出用戶站的三維坐標(biāo)。實(shí)時動態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)用到的技術(shù)主要有測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，兩組組成了嚴(yán)密的監(jiān)測系統(tǒng)，同時也是在測量技術(shù)中的一個新的突破，該種技術(shù)是以載波相位觀測的實(shí)時差分技術(shù)，其中工作的模式也有很多種，比如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)的相對定位等等，在使用這些方法的過程中，必須要和數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)相結(jié)合，最終的觀察結(jié)果在測后處理之后才能得到，一旦發(fā)現(xiàn)有技術(shù)不合格的地方就需要返工重測，傳統(tǒng)解決問題的方法主要是延長觀測的時間，明顯的降低了測量的工作效率。

2　RTK測量的工程以及對作業(yè)精度的影響

首先是RTK測量系統(tǒng)的構(gòu)成，主要包括GPS接收設(shè)備、軟件系統(tǒng)的構(gòu)成和數(shù)據(jù)的傳輸。GPS接收設(shè)備主要用在基準(zhǔn)站和用戶站上，可以同時的對多個用戶進(jìn)行服務(wù)，接收機(jī)的采樣率應(yīng)與用戶接收機(jī)的最高采樣率保持一致；所謂的運(yùn)輸傳輸設(shè)備也就是數(shù)據(jù)鏈，組成的部分主要包括無線電的發(fā)射臺和和用戶的接收機(jī)，頻率和功率的影響因素主要取決于基準(zhǔn)站和用戶之間的環(huán)境質(zhì)量和距離等等；軟件系統(tǒng)在保障動態(tài)監(jiān)測中的功能和可行性等方面具有非常重要的意義。

其次是RTK平面測量的精度分析。RTK測量技術(shù)在工作的過程中不受環(huán)境質(zhì)量的影響，可以用于長距離的測量并且在校正的過程中比較簡單，因此應(yīng)用的范圍很廣泛，數(shù)據(jù)鏈對工作精度的影響因素主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）衛(wèi)星信號的接收。（2）基準(zhǔn)站的選址；（3）基準(zhǔn)站的發(fā)射性能；（4）GPS信號接收發(fā)射信號的性能；（5）電臺發(fā)射和接收天線的架設(shè)；（6）周圍的環(huán)境對電磁信號的干擾。在作業(yè)的過程中需要注意的是基準(zhǔn)站的選址的高度，電臺的設(shè)置也同樣要符合標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)生頻率與發(fā)射天線一定要匹配，保障基準(zhǔn)站的正常運(yùn)行，在必要的情況之下需要對解頻器進(jìn)行配置，保障信號站和基準(zhǔn)站之間的數(shù)據(jù)傳輸。

3　RTK技術(shù)在公路大橋監(jiān)測中的應(yīng)用

3.1工程概況

在某大橋采用倒Y型的設(shè)計(jì)方案中，其中的主要的結(jié)構(gòu)包括上塔柱、中塔柱、下塔柱和下橫梁，其中上塔柱的結(jié)構(gòu)是曲線形，其他的結(jié)構(gòu)均為線性的變化段，其中塔柱頂高301.00m，底心的高程為5.70m，上塔柱高90.12m，中塔柱和下塔柱分別為150.84m、54.32m，其中索塔部分在橋面以上的高度為240.6m，高跨比為0.225，塔底的中心間距為64.2m，在索塔觀景中主要的結(jié)構(gòu)有塔冠和裝飾性的凹槽，在塔柱的外側(cè)裝飾有凹槽，并且大小為深0.20m，寬2.54m，并且還具有倒角的設(shè)計(jì)，塔頂設(shè)置有1.5%的雙向的橫坡[2]。

3.2系統(tǒng)的需求分析

對該所大橋進(jìn)行研究的過程中，需要用GPS進(jìn)行實(shí)時的動態(tài)監(jiān)測，主要是保障索塔的施工質(zhì)量和梁的施工監(jiān)測環(huán)節(jié)，結(jié)合實(shí)際的情況對索塔的變形規(guī)律進(jìn)行研究，只有正確的評價(jià)了索塔的安全才能對施工做出正確的指導(dǎo)，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)主要的功能需求有：根據(jù)施工過程中的工序和進(jìn)度，隨時的掌握索塔的形狀，為之后的施工做出正確的指導(dǎo)；主要的技術(shù)要求包括索塔的運(yùn)動規(guī)律，因此檢測的技術(shù)一定要達(dá)到要求的采用的頻率和監(jiān)測時的溫度，其中的變形狀況是以厘米為基本的單位，這樣才能保證檢測所需要的精度。

3.3大橋變形的分析過程

索塔的變形主要可分為短周期的變形和長周期的變形，其中短周期的變形主要指的是風(fēng)振和風(fēng)壓影響，影響的過程分析起來比較復(fù)雜；長周期的變形主要指的是溫度和日照的影響，太陽在不同方向的長時間的輻射對索塔的影響是不同的，向陽面比背陽面的溫度高，使得背陽面的混凝土出現(xiàn)了收縮的現(xiàn)象，在沒有外力的影響之下，變化的周期也會因?yàn)槿照盏臅r間發(fā)生變化，通過研究發(fā)現(xiàn)：

（1）實(shí)施的結(jié)果基本與理論分析相符合。因?yàn)槿照盏挠绊?，索塔出現(xiàn)了向北偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，并且索塔的變形對于溫度的變化有一定的延遲，主要的原因是下午太陽落下，溫度變得比較低，向陽面和背陽面溫差縮小塔體逐漸的達(dá)到了平衡的狀態(tài)，索塔的位置出現(xiàn)了彈回的現(xiàn)象。

（2）從高程的方向看原始的觀測值和濾波的分析值直觀的反應(yīng)了索塔高程變化的不穩(wěn)定性，出去可能存在的粗差，變形的達(dá)到了3cm，由此反映出了GPS在高程測量上的精度比較低，受風(fēng)振的影響，高程也會發(fā)生一定程度的變化。

（3）通過相關(guān)的資料研究發(fā)現(xiàn)，索塔的變形的特征和振幅都會隨著日照的時間和溫度有不同程度的變化，另外還有季節(jié)的影響，會出現(xiàn)季節(jié)性的長周期的變形[3]。

4　結(jié)束語

綜上所述，RTK監(jiān)測系統(tǒng)主要是從設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則出發(fā)，并且結(jié)合大橋的現(xiàn)實(shí)情況，通過仔細(xì)的研究系統(tǒng)的組成部分，從而構(gòu)成了GPS監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動化的對觀測值進(jìn)行實(shí)時的定位[4]。

[1]朱福.RTK在公路大橋變形監(jiān)測的應(yīng)用分析 [J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2011,05:140-142.

[2]朱寶訓(xùn).大型橋梁健康診斷測量若干問題的研究 [D].西南交通大學(xué),2005.

[3]過家春.GPS技術(shù)在橋梁變形監(jiān)測中的應(yīng)用研究 [D].合肥工業(yè)大學(xué),2010.

[4]姚海敏.大型橋梁結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測應(yīng)用研究 [D].中國地質(zhì)大學(xué)（北京）,2009.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-178-1