云南省地矿测绘院 云南省昆明市 650218
摘要：文章对GPS技术在桥梁变形监测中的应用优势进行分析，介绍基于GPS在桥梁变形监测中应用原理，并且对GPS技术在桥梁变形监测中的具体应用情况进行分析，以供参考。
关键词：GPS技术；桥梁变形监测；应用
1引言
桥梁工程在我国的道路桥梁工程中占有重要地位，且随着目前我国经济的发展和人们生产以及生活方式的改变，桥梁工程的建设数量不断增多，桥梁工程的跨度和建设难度也在不断增加。但是桥梁在不同环境以及荷载影响下或者经过长时间的运营容易出现变形问题，对桥梁运营的安全造成严重的影响并且会缩短桥梁的使用年限，所以就需要加强对桥梁变形的监测管理。而在所有的桥梁变形监测技术中，GPS技术具有独特的优势并且发挥出重要的作用，所以GPS技术在目前的桥梁变形监测中具有广泛的应用。
2 GPS在变形监测中应用优势
GPS技术在桥梁变形监测中表现出来的优势主要有定位精准和全天候的特点，对于前者来说，与其他传统的桥梁变形监测技术相比，不仅表现为具有较高的测量效率，而且其测量精度也远高于后者，通常可以对300~1500m范围内的目标进行定位，且误差可以在观测1h以上控制在1mm以内。采用此技术进行测绘无需测站之间的通视要求，所以具有较强的灵活性，可以节省时间和资源。其全天候的优势则主要表现在不会受到天气和气候的干扰，可以在白天、黑天以及其他恶劣的天气下进行测绘，且不会影响其测量精度。此技术的定位速度加快，且操作方便，可以实现自动化的测量和数据处理，并能直接显示出三维坐标图。此外，使用GPS技术可以对传统测绘技术无法测量或者表现出较高测量难度的复杂地形情况进行测绘，而且还能表现出较高的抗干扰性和可靠性。
3基于GPS在桥梁变形监测中应用原理
GPS系统最早是由美国研发出来的，就是太空中由24颗卫星组成的系统，这些卫星之间都保持60°的夹角，并且将星历参数和时间信息不断发送给地面的接收机，然后通过软件对三维位置和方向等信息进行计算。此技术在桥梁测绘工程中的应用主要体现在静态和动态两个方面，前者就是通过对卫星信息的接收和计算来获取地面上某个点的三维坐标信息。后者则是将固定的三维坐标在卫星的帮助下进行实地放样。通过伪距测量原理进行桥梁变形监测的观测的方程为公式3.1所示。
（3.1）
式中，为电离层延迟改正；为对流层延迟改正；为卫星钟钟表改正；为接收机钟表改正。
4 GPS在桥梁变形监测中的应用
4.1采用GPS技术进行桥梁变形监测的方法
采用GPS技术进行桥梁变形监测的主要内容有以下几个方面：一是对桥塔变形进行监测的方法。此种方法主要是对塔柱的整体性中的病害、斜塔以及柱体的伸缩梁、塔柱顶部的位移情况进行监视和测量。二是对桥梁的墩台进行监测，监测的主要内容就是桥梁墩台的变形数值、墩台的水平和垂直位移等情况。三是对桥梁平面位移的测量，就是桥梁在长时间的运营过程中由于环境因素或者车辆等外界荷载等因素而引起的损害问题，即上述原因导致出现的桥梁基础位移的问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所采用的具体方法有测角法、导线法、交会法、GPS应用以及基准法等。四是监测桥面的挠度。所监测的内容主要就是桥梁在长时间的荷载作用桥面发生的变化，主要是垂直位移的变化，即挠度，以及长时间荷载对桥梁使用年限的影响等。在实际的桥梁变形监测中所采用的GPS技术则主要有水准法、摄影法、悬垂法以及全站仪观测法等。在GPS技术的实际监测过程中表现出具有较高的精准度和便捷性，可以在多种不同的环境中使用。
4.2监测点的布设
在采用GPS技术进行桥梁变形的监测时，不仅需要按照国家相关规定和标准要求进行测量，而且需要对监测点进行精确布设，确保监测点布设在变形较为敏感的位置，并且要确保监测点的监测结果具有较强的代表性，能够通过监测点真实反映桥梁的变形情况。此外在进行监测点的布设过程中，确定监测点的位置应该与高达建筑物、雷达站以及电台等具有较远的距离，并且要尽量避免多路径效益的出现，以及采取相应的预防措施来对其进行削弱。主要进行监测点选取和监测作业开展的方法有以下几点：一是采用多部GPS接收机进行同步测量；二是选用相同型号以及数量的接收机在不同的时期内进行观测；三是选择卫星分为最多的时段和最佳的监测位置进行观测；四是将基准点和变形之间的距离控制在标准要求的范围之内，并且尽量选用高级GPS作为监测点来提高最终观测结果的精准度。此外还要对采样率的精准度有着较高的要求，确保其在采样期间不会发生变形并且处于一个静止的环境中。
4.3监测网的选择
在应用GPS技术进行桥梁变形监测时，还需要对监测网的位置进行合理选择和确定，其主要原则就是要确保在不同的观测位置进行多台接收机的同步观测，且确保在固定的范围内GPS接收机的数量不变。在监测网的选择时，应该选择卫星分布较多的时段，这样可以确保多台同步监测的GPS接收机可以进行同步循环，从而减少观测中误差的产生，并且可以在误差产生时采用基线进行剔除，并且不会对观测结果造成影响，所以具有较高的观测精度。此外，可以采用粗差法进行检测，就是首先进行计算然后再逐次进行检测，通过多次监测直到没有粗差出现才算监测完成，最后再对监测结果进行平差处理来得到一个更好的平差来确保观测结果的精准度。在对桥梁变形进行分析时，首先需要对不同使其的变形信息进行全面分析，然后通过定期的复测来进行约束平差和监测精度的转化来确保不会产生误差。而且在监测时需要选择白天和夜晚两个时段进行，通常在凌晨天亮之前进行监测，以确保良好的监测环境不会对监测结果造成影响。
5结语
在我国基础设施建设进程不断提高的形势下，我国的桥梁建设数量也在不断增多，而且在我国的道路交通体系中发挥着重要作用，但是随着时间的推移，桥梁会在不同环境的影响中发生变形问题，就需要采用GPS技术加强对其变形监测来确保其使用安全。
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论文作者:普绍强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/10
标签：桥梁论文; 技术论文; 测量论文; 接收机论文; 较高论文; 位移论文; 荷载论文; 《建筑学研究前沿》2018年第23期论文;