RTK在公路大橋變形監測的應用研究

■周建國

（杭州國測測繪技術有限公司　浙江　杭州　310000）

RTK在公路大橋變形監測的應用研究

■周建國

（杭州國測測繪技術有限公司浙江杭州310000）

近年來GPSRTK的技術發展越來越快，并且在公路大橋中的應用越來越廣泛，很多建筑工程都開始注重GPSRTK的技術在大橋變形監測過程中的應用，不僅能夠極大的提高工作的效率，而且可以節省很多時間，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精度的因素，從而實現了RTK在公路大橋變形監測中的應用。

RTK變形監測效率

RTK是當前一種比較先進的實時定位技術，它不僅可以實時的提供指定位置的三維坐標，而且可以達到厘米級別的精度，在此種工作模式之下基準站主要是通過無線電數據鏈觀測坐標信息，并且傳送給流動站，根據組成的相位差進行分析。

1　RTK基本概述

首先是RTK在公路大橋變形檢測中的必要性，在進行監測的過程中，主要目標是大橋的關鍵部位，在及時的發現大橋的危害之后采取必要的措施，以免出現不必要的麻煩，為評估橋梁的耐久性和穩定性提供了重要的數據信息，同時也有助于橋梁的加固和維修方案的制定，為解決安全運營、突發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。在基準站安裝一臺GPS的接收機，將接收機觀測到的數據通過無線電進行傳輸，并且實時的發送給用戶，用戶站通過GPS接收機不僅接受信號而且傳輸信號，之后根據相對定位的原理進行分析，計算出用戶站的三維坐標。實時動態的監測系統運用到的技術主要有測量技術與數據傳輸技術，兩組組成了嚴密的監測系統，同時也是在測量技術中的一個新的突破，該種技術是以載波相位觀測的實時差分技術，其中工作的模式也有很多種，比如靜態、快速靜態、動態的相對定位等等，在使用這些方法的過程中，必須要和數據的傳輸系統相結合，最終的觀察結果在測后處理之后才能得到，一旦發現有技術不合格的地方就需要返工重測，傳統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精度的影響

首先是RTK測量系統的構成，主要包括GPS接收設備、軟件系統的構成和數據的傳輸。GPS接收設備主要用在基準站和用戶站上，可以同時的對多個用戶進行服務，接收機的采樣率應與用戶接收機的最高采樣率保持一致；所謂的運輸傳輸設備也就是數據鏈，組成的部分主要包括無線電的發射臺和和用戶的接收機，頻率和功率的影響因素主要取決于基準站和用戶之間的環境質量和距離等等；軟件系統在保障動態監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測量技術在工作的過程中不受環境質量的影響，可以用于長距離的測量并且在校正的過程中比較簡單，因此應用的范圍很廣泛，數據鏈對工作精度的影響因素主要表現在以下幾個方面：（1）衛星信號的接收。（2）基準站的選址；（3）基準站的發射性能；（4）GPS信號接收發射信號的性能；（5）電臺發射和接收天線的架設；（6）周圍的環境對電磁信號的干擾。在作業的過程中需要注意的是基準站的選址的高度，電臺的設置也同樣要符合標準，發生頻率與發射天線一定要匹配，保障基準站的正常運行，在必要的情況之下需要對解頻器進行配置，保障信號站和基準站之間的數據傳輸。

3　RTK技術在公路大橋監測中的應用

3.1工程概況

在某大橋采用倒Y型的設計方案中，其中的主要的結構包括上塔柱、中塔柱、下塔柱和下橫梁，其中上塔柱的結構是曲線形，其他的結構均為線性的變化段，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構有塔冠和裝飾性的凹槽，在塔柱的外側裝飾有凹槽，并且大小為深0.20m，寬2.54m，并且還具有倒角的設計，塔頂設置有1.5%的雙向的橫坡[2]。

3.2系統的需求分析

對該所大橋進行研究的過程中，需要用GPS進行實時的動態監測，主要是保障索塔的施工質量和梁的施工監測環節，結合實際的情況對索塔的變形規律進行研究，只有正確的評價了索塔的安全才能對施工做出正確的指導，經過研究發現主要的功能需求有：根據施工過程中的工序和進度，隨時的掌握索塔的形狀，為之后的施工做出正確的指導；主要的技術要求包括索塔的運動規律，因此檢測的技術一定要達到要求的采用的頻率和監測時的溫度，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振和風壓影響，影響的過程分析起來比較復雜；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了收縮的現象，在沒有外力的影響之下，變化的周期也會因為日照的時間發生變化，通過研究發現：

（1）實施的結果基本與理論分析相符合。因為日照的影響，索塔出現了向北偏轉的現象，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到了平衡的狀態，索塔的位置出現了彈回的現象。

（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了索塔高程變化的不穩定性，出去可能存在的粗差，變形的達到了3cm，由此反映出了GPS在高程測量上的精度比較低，受風振的影響，高程也會發生一定程度的變化。

（3）通過相關的資料研究發現，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，另外還有季節的影響，會出現季節性的長周期的變形[3]。

4　結束語

綜上所述，RTK監測系統主要是從設計的準則出發，并且結合大橋的現實情況，通過仔細的研究系統的組成部分，從而構成了GPS監測系統，實現了自動化的對觀測值進行實時的定位[4]。

[1]朱福.RTK在公路大橋變形監測的應用分析 [J].工程建設與設計,2011,05:140-142.

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

[3]過家春.GPS技術在橋梁變形監測中的應用研究 [D].合肥工業大學,2010.

[4]姚海敏.大型橋梁結構變形監測應用研究 [D].中國地質大學（北京）,2009.

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-178-1