BDS/GPS动态RTK技术在超高层变形监测中的应用

随着我国北斗导航系统的发展,多系统组合在变形监测中的应用将是今后发展的趋势。为了监测超高层的变形趋势,本文利用BDS/GPS组合RTK技术对国内某超高层进行变形监测,经分析发现,BDS/GPS组合相比于单系统卫星可见数目增多,PDOP值减小,卫星空间分布得到改善,变形监测精度以及稳定性相比于单系统有了很大提高,能更精确的监测出超高层的变形趋势。     

GNSS RTK技术下超高层结构的动态变形监测

以天津电视塔为监测对象,设计了基于GNSS RTK技术的超高层结构动态变形监测系统,并进行了强风下的现场试验。试验中同时采用双星座组合导航系统和三星座组合导航系统进行监测,并对监测数据进行了对比。采用Kalman滤波方法,使用Matlab软件编制的程序对监测数据进行处理分析,得到测点的振动轨迹及结构的主振方向和振动曲线。结果表明,GNSS RTK技术结合Kalman滤波用于超高层动态变形监测及其数据处理分析是可行的;由于北斗导航系统的应用,三星座组合导航系统可见卫星数目大大增加,坐标中误差及PDOP值也相应减小,动态变形监测的精度和稳定性也得到了大大提高。     

基于BDS PPP技术的超高层建筑变形监测

超高层建筑变形监测是后续超高层建筑维护与修缮的重要内容．目前我国北斗卫星导航系统（BDS）已被广泛应用于建筑物的变形监测,本文利用BDS精密单点定位技术(PPP),根据高频超高层建筑BDS变形监测数据,以静态网解算三维坐标为基准,分析超高层建筑复杂环境下BDS数据质量、PPP定位精度以及超高层变形趋势．研究结果表明,在监测时间段内,BDS卫星数多于GPS,空间几何分布精度略低于GPS,观测时间达1 h以上开始收敛,水平向定位精度可以达到1 cm,竖直向定位精度可以达到2 cm,能满足超高层建筑变形监测的精度要求,可为今后的超高层建筑变形监测提供一种新的技术手段．      

GPS用于强风引起的超高层建筑物位移测量研究

RTK技术以其数据采集的迅捷和灵活及高效、快速、全自动、全天候、高精度的特性,在特大型土木工程的健康监测中开始得到应用.了解强风作用下超高层建筑结构体的形变情况,对于评估建筑物安全性及健康性具有重要意义.基于GPS技术,进行强风下超高层建筑物变形试验,最后对计算的数据进行变形规律分析.     

北斗Ⅱ载波相位差分定位法在高填方变形监测中的应用

通过对北斗Ⅱ载波相位差分定位技术在高填方变形监测中的应用研究,包括实时动态差分定位(RTK)和静态相对定位,构建了完整的北斗Ⅱ高填方变形监测软硬件系统。该系统采用基于贯序极限学习机的卫星信号周跳探测与修复方法进行数据预处理,并利用基于卫星历元数的分层置信滤波算法对静态相对定位结果进行修正,提高了定位结果的准确性和可靠性。通过自制的精度测试装置,以百分表和钢尺测量的位移变化量为相对真值,完成了上述变形监测系统的精度试验。试验结果表明:该系统的RTK高程测量精度优于2 cm,静态高程测量精度优于2 mm,静态水平位移测量精度优于1.5 mm,可有效抑制卫星信号周跳和卫星历元数量较少等因素的影响。     

基于北斗RTK技术的桥梁健康状况分析

我国北斗导航系统已经被广泛应用于变形监测领域。随着大型桥梁宽度以及长度的不断增加,桥梁的变形监测以及结构损伤识别更加重要。通常桥梁变形监测只对竖直向扰度进行监测分析,本文则利用北斗载波相位差分技术连续对我国某现役大型桥梁进行连续20小时监测,基于实测数据,首先对北斗监测数据质量进行评估,然后对桥梁水平及竖直方向变形进行分析,最后基于HHT方法识别桥梁的模态参数,为今后现役大型桥梁健康状况分析提供一种可靠技术手段。     

超高层建筑周日摆动的测量机器人监测

针对测量机器人在超高层建筑监测时距离远、倾角过大,仪器的垂直轴倾斜误差对观测精度影响显著的问题,该文提出了一种全新的周日摆动监测方案和数据处理方法,该方法利用两台测量机器人对塔体监测点进行连续自动跟踪测量,并对其测距观测值进行数据处理,从而得出超高层建筑的周日摆动规律。通过对广州东塔进行周日摆动监测分析,结果表明,监测分析得到的塔体周日摆动规律与外界温度、日照变化的影响规律相符,证明了该方法的可行性。     

RTK技术在建筑基坑监测中的应用

建筑基坑监测是保证建筑施工质量的重要保证,文章讨论了RTK技术在建筑基坑监测中的应用问题。首先,对建筑基坑变形及引发原因、基坑工程监测及其作用进行了简要介绍;在此基础上,对RTK技术原理进行了阐述;最后,对RTK技术应用于建筑基坑监测中的关键环节及存在的误差因素进行了分析说明,并指出RTK技术在基坑监测领域的应用前景。     

北斗与GPS在桥梁变形监测中的对比分析

目前我国北斗导航系统已经完成第二阶段区域系统的建设,利用北斗导航定位技术进行桥梁变形监测是今后发展的必然趋势。本文分析了北斗定位技术在桥梁变形监测中的的优势,并与GPS定位技术作对比分析,结果表明:在监测区域内,北斗二号的可见卫星数要略多于GPS可见卫星数,卫星几何精度因子略低于GPS,数据质量与GPS相当,相对定位精度略优于GPS,平面定位精度在1~2 cm,水平定位精度在5~6 cm。     

不同环境下的北斗数据质量分析

北斗导航系统是我国自主研发的导航系统,其数据质量一直是国内外专家学者研究的重点。针对不同环境下的北斗数据质量,本文基于桥梁环境下、超高层环境下以及正常环境下的北斗实测数据,从可见卫星数、PDOP值、信噪比以及多路径四个方面评估了北斗数据质量,经研究分析发现三种监测环境下的北斗卫星可见数基本一致,正常环境下的北斗数据质量优于桥梁环境下的北斗数据质量和超高层环境下的北斗数据质量,其中超高层环境下的北斗数据质量最差。     

BDS+GPS技术支持下的超高层建筑施工投点监测分析

超高层建筑施工中常采用激光投点仪向上传递地面控制点作为测量基准。为了避免投点误差过大,本文采用BDS+GPS技术进行组网监测其投点精度,给出了超高层建筑BDS+GPS监测相应的数据处理策略,对比分析了BDS、GPS及组合BDS+GPS 3系统之间,以及与激光投点前地面点坐标之间的差异。结果表明,GPS和BDS+GPS组合系统定位精度相当,BDS定位性能稍差,但满足超高层监测精度要求,利用北斗技术进行超高层建筑基准传递工作具有一定可行性。     

超高层建筑精密施工测量关键技术

针对传统的测量技术无法满足超高复杂结构建设的要求,根据超高层建筑工程的特点和难点,通过对我国范围内的超高层建筑施工测量技术的总结,本文研发了新仪器设备并提出了超高层标高高精度自动传递工艺方法,探索了一套我国“千米”超高层建筑精密施工测量的关键技术。结合GNSS 定位技术与智能化全站仪等多项新技术,获得高质量高精度测量基准、精确施工控制点及快速高精度的监测点位,将GNSS技术应用于超高层建筑施工监测是精密工程测量的突破,应用前景广阔。     

GPS高层建筑物动态特性的小波分析提取

针对高层建筑物GPS动态监测数据特点,该文将小波分析技术应用于高层建筑物动态特性提取,研究了数据处理时4种阈值选取准则的好坏,针对观测数据不同阶段振幅和频率不同,提出分段、分层处理数据的思想,为了获得更全面的观测信号,将小波包分析应用于数据处理。结果表明:自适应阈值准则更适用于高层建筑物动态数据处理,采用分段分层的处理方法,既能满足去噪要求又能提取丰富的变形信息,小波包分析能有效提取高层建筑物动态特性,保留更多的动态信息。     

融合GNSS和加速度计监测数据的超高建筑动态特性分析

GNSS和加速度计是目前动态监测超高建筑环境载荷变形的主要手段。GNSS具有无需通视、可直接获取三维位移等优点，但受精度和采样率的限制，其对微变形及高频振动信息不敏感；而加速度计具有高精度和高采样率等优点，但无法监测超高建筑低频的似静态变形。为充分发挥这两种传感器的各自优势，提出利用多速率Kalman滤波和RTS平滑方法对超高建筑GNSS和加速度计监测数据进行融合处理。试验结果表明，与单一的GNSS监测技术相比，该方法有利于削弱GNSS高频噪声的影响，提高位移数据的采样率，可有效识别超高建筑的低频和高频振动频率，提高对微变形振动的监测能力；与单一的加速度计监测技术相比，该方法可以准确监测超高建筑的低频变形信息，具有良好的工程应用价值。     

Monitoring the quality of GPS station coordinates in real time

This paper evaluates various statistical process control algorithms for monitoring the quality of GPS station coordinates in real-time kinematic applications. Real-time detection of small but persistent shifts in GPS coordinates is critical for applications requiring automatic and reliable results in deformation monitoring. Examples include monitoring of dams, high-rise buildings, bridges, tectonic movements, landslides and so on. The conventional cumulative sums (Cusums), the robustified and self-starting Cusums, the adaptive Cusum and the exponential weighted moving average are some of the control charts applied to real-time-kinematic (RTK) data in field experiments. All control charts have been evaluated for their effectiveness in detecting an actual but intentional deformation shift of at least 0.5 standard deviations from a target mean. The observations used in testing these control charts had initially been assumed to be independent and follow a normal distribution, but later, their serial correlation was taken into consideration. These results show that the self-starting but robustified Cusums as well as the exponentially weighted moving average charts are suitable and efficient tools in monitoring quality in the RTK data. All presented control charts are implemented as modules in a software package being developed by the Technical University of Crete.     

EMD在北斗桥梁变形监测数据中的应用研究

针对我国北斗系统变形监测数据中存在的噪声问题,本文利用自适应信号分析方法经验模态分解(EMD)对某北斗实测变形监测数据进行降噪处理。首先对E、N、U 3个方向的分量进行分解获取本征模态函数及趋势项,其次根据相关系数分离出噪声的本征模态函数,最后根据重构方法得到干净的位移序列。结果表明:EMD方法在北斗变形监测数据中的去噪是可行的,能有效分离信号与噪声,进一步提高了北斗观测的精度。     

非规则性超高层建筑垂直度测量方法研究

超高层建筑垂直度测量成果是质量验收及偏差处理的重要参考依据,而超高层建筑的动态特性和非规则性在一定程度上增加了垂直度测量的难度。文中提出一种非规则性超高层建筑垂直度测量方法:采用智能全站仪监测系统进行超高层建筑周日摆动监测,利用GPS方法从宏观上分析测量基准的可靠性和准确性,采用静力矩方法计算垂直度偏差。应用实践表明,这种方法有效解决了施工控制网竖向传递倾斜偏差改正这一关键性技术难题,保障测量基准的准确性和可靠性,垂直度偏差的计算与表达是科学合理的,具有借鉴意义。