¿Análisis de simulación de monitoreo de deformación de puentes GPS?
En la actualidad, la tecnología de posicionamiento estático GPS se utiliza ampliamente en levantamientos geodésicos, levantamientos de ingeniería, levantamientos catastrales y monitoreo de deformaciones. En estas aplicaciones se utiliza principalmente para establecer redes de control de diferentes niveles y propósitos. En comparación con la tecnología de medición convencional, tiene las características de todo clima, tiempo de observación corto, selección de puntos flexible, alta precisión de medición y procesamiento de datos y observación automatizados. Este artículo aplica la tecnología de posicionamiento estático GPS simulado al experimento de monitoreo de deformación de puentes modernos y brinda conclusiones que tienen importancia orientadora para proyectos prácticos.
1. Situación experimental
Este experimento se realizó en la azotea de un edificio. La red de seguimiento * * * consta de 9 puntos, 8 de los cuales son muelles de observación de centrado forzado, numerados GP1, GP2,... El punto de referencia GP8 es un punto de enterramiento de piedra estándar con GPA, y sus coordenadas están en Beijing 54 La coordenada El sistema es conocido, como se muestra en la Figura 1. En el experimento se utilizaron 9 receptores GPS de doble frecuencia Leica1230 para realizar observaciones sincrónicas. El tipo de antena es Leicaax1202, la velocidad de muestreo de datos es de 15 segundos y se utiliza el ángulo de altitud del satélite. El experimento se realizó en un día, de 9:30 a 16:20 horas, con tiempo despejado y viento del norte.
Debido a que el experimento se realizó en el techo del edificio, no había obstáculos alrededor y el campo de visión era amplio, lo que concuerda con las características del puente circundante. Además, aunque la longitud del puente varía entre cientos de metros y decenas de kilómetros, sigue siendo una línea de base corta, a juzgar por la distribución de los puntos de monitoreo en la figura, 4 puntos están ubicados en la línea central del puente; los otros 4 puntos están ubicados a ambos lados del puente. Los puntos de medición están distribuidos uniformemente, lo que es consistente con la distribución de puntos de medición en el monitoreo de puentes real. Por lo tanto, el experimento tiene una fuerte universalidad y la conclusión tiene un significado universal.
2. Procesamiento de datos
En el experimento, después de exportar y convertir los datos al formato RENIX, utilizamos el software TGO para procesar los datos. Primero cree un nuevo proyecto, establezca y seleccione el sistema de coordenadas correspondiente, importe los datos, ingrese el nombre del punto de edición, la altura de la antena y el tipo de antena, edite la línea de tiempo de deslizamiento del ciclo y luego procese la línea base del GPS, luego, primero realice la red de monitoreo en; el marco WGS-84 Ajuste sin restricciones. Después de pasar, seleccione el sistema de coordenadas local, agregue las coordenadas de referencia, realice un ajuste restringido de la red y genere los resultados. TGO soluciona el proceso de monitorización estática de la red.
Los ocho puntos de monitoreo cambiaron ligeramente hacia el sur (1~2 mm), lo que puede deberse al ligero cambio en la posición de la antena GPS causado por el viento del norte. Pero se mueve hacia el norte de 12 a 15 (hasta 4~5 mm) y alcanza la estabilidad en 16, lo que puede deberse a la luz solar. Dado que cada punto de monitoreo es un muelle de observación hecho de cemento y el lado sur está expuesto al sol, la expansión térmica es mayor que el lado norte, lo que resulta en diversos grados de movimiento hacia el norte de cada punto.
En la dirección este Y, se puede ver en la Figura 4 que cada punto de monitoreo primero cambia ligeramente hacia el oeste (aproximadamente 2 mm) y luego se mueve gradualmente hacia el este después de las 14 p. m., pero los valores cambian. En ambas direcciones no son grandes. Esto también se debe a la luz solar. Por la mañana, el sol del este es fuerte y apunta hacia el oeste. Después de aproximadamente las 14:00, el sol brilla en el oeste, lo que hace que la punta se mueva nuevamente hacia el este, pero el cambio no es significativo en ninguna dirección.
Además, del informe de ajuste anterior de TGO se puede ver que la precisión del plano del punto es de 0,003 m y la precisión de elevación es de 0,014 m, es decir, la precisión de la observación del plano del posicionamiento estático GPS. La tecnología puede alcanzar el nivel milimétrico. La precisión de la elevación puede alcanzar el nivel centimétrico. Dado que la deformación de los puentes a menudo alcanza varios centímetros o incluso decenas de centímetros, la tecnología de posicionamiento estático GPS se puede utilizar para monitorear la deformación de alta precisión de puentes y otros proyectos de construcción.
En el experimento, dado que se predice que la deformación de cada punto de monitoreo cambiará dentro de un pequeño rango de milímetros, para ver mejor la tendencia de deformación de cada punto, solo dividimos los datos en seis períodos de tiempo. , cada uno de una hora de duración. Sin duda, esto es demasiado largo para proyectos que muchas veces requieren un seguimiento en tiempo real para obtener las deformaciones. De hecho, podemos acortar este período a una cierta duración para satisfacer las necesidades de monitoreo y utilizar ciertos métodos para mejorar la precisión y confiabilidad de los resultados de la observación. Por ejemplo, para un puente de gran recorrido y gran luz, dado que el puente es lineal, la resistencia geométrica de la red puede deteriorarse. Podemos utilizar tecnología pseudolita para mejorarla. De acuerdo con las características del monitoreo de deformación, se pueden explorar métodos de cálculo rápido de ambigüedad de números enteros, como el algoritmo DC [7], para determinar rápidamente la ambigüedad de números enteros y obtener valores de deformación confiables y en tiempo real.
4. Conclusión
Se puede ver en los experimentos de simulación que el método de posicionamiento estático similar al establecimiento de una red de control jerárquico tiene alta precisión y resultados confiables, y puede usarse para deformación. de puentes u otros proyectos de construcción. Con el desarrollo de la tecnología de automatización del procesamiento de datos y observación GPS y la tecnología de matriz de antenas múltiples, la tecnología de posicionamiento estático GPS no solo puede obtener valores de deformación confiables en tiempo real, sino que también reduce en gran medida los costos operativos, lo que sirve mejor a la producción nacional.
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