■周建國(guó)

（杭州國(guó)測(cè)測(cè)繪技術(shù)有限公司　浙江　杭州　310000）

RTK在公路大橋變形監(jiān)測(cè)的應(yīng)用研究

■周建國(guó)

（杭州國(guó)測(cè)測(cè)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(cè)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(shí)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(cè)中的應(yīng)用。

RTK變形監(jiān)測(cè)效率

RTK是當(dāng)前一種比較先進(jìn)的實(shí)時(shí)定位技術(shù)，它不僅可以實(shí)時(shí)的提供指定位置的三維坐標(biāo)，而且可以達(dá)到厘米級(jí)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(cè)坐標(biāo)信息，并且傳送給流動(dòng)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(cè)中的必要性，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過程中，主要目標(biāo)是大橋的關(guān)鍵部位，在及時(shí)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(píng)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(shí)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(yíng)、突發(fā)事件和損傷的檢測(cè)提供了良好的保障[1]。

其次是RTK測(cè)量的基本原理。在基準(zhǔn)站安裝一臺(tái)GPS的接收機(jī)，將接收機(jī)觀測(cè)到的數(shù)據(jù)通過無線電進(jìn)行傳輸，并且實(shí)時(shí)的發(fā)送給用戶，用戶站通過GPS接收機(jī)不僅接受信號(hào)而且傳輸信號(hào)，之后根據(jù)相對(duì)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(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用到的技術(shù)主要有測(cè)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(cè)系統(tǒng)，同時(shí)也是在測(cè)量技術(shù)中的一個(gè)新的突破，該種技術(shù)是以載波相位觀測(cè)的實(shí)時(shí)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(dòng)態(tài)的相對(duì)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(cè)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(cè)，傳統(tǒng)解決問題的方法主要是延長(zhǎng)觀測(cè)的時(shí)間，明顯的降低了測(cè)量的工作效率。

2　RTK測(cè)量的工程以及對(duì)作業(yè)精度的影響

首先是RTK測(cè)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(shí)的對(duì)多個(gè)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(tái)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(cè)量的精度分析。RTK測(cè)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(zhǎng)距離的測(cè)量并且在校正的過程中比較簡(jiǎn)單，因此應(yīng)用的范圍很廣泛，數(shù)據(jù)鏈對(duì)工作精度的影響因素主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）衛(wèi)星信號(hào)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(hào)接收發(fā)射信號(hào)的性能；（5）電臺(tái)發(fā)射和接收天線的架設(shè)；（6）周圍的環(huán)境對(duì)電磁信號(hào)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(tái)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(duì)解頻器進(jìn)行配置，保障信號(hào)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(cè)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(duì)該所大橋進(jìn)行研究的過程中，需要用GPS進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，主要是保障索塔的施工質(zhì)量和梁的施工監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，結(jié)合實(shí)際的情況對(duì)索塔的變形規(guī)律進(jìn)行研究，只有正確的評(píng)價(jià)了索塔的安全才能對(duì)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(shí)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(dòng)規(guī)律，因此檢測(cè)的技術(shù)一定要達(dá)到要求的采用的頻率和監(jiān)測(cè)時(shí)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(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)間的輻射對(duì)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(huì)因?yàn)槿照盏臅r(shí)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)槿照盏挠绊懀魉霈F(xiàn)了向北偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，并且索塔的變形對(duì)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(cè)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(cè)量上的精度比較低，受風(fēng)振的影響，高程也會(huì)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(huì)隨著日照的時(shí)間和溫度有不同程度的變化，另外還有季節(jié)的影響，會(huì)出現(xiàn)季節(jié)性的長(zhǎng)周期的變形[3]。

4　結(jié)束語

綜上所述，RTK監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)的定位[4]。

[1]朱福.RTK在公路大橋變形監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)應(yīng)用研究 [D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）,2009.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-178-1