為促進(jìn)大家更全面更深刻學(xué)習(xí)了解測繪方面知識，本期推出基于衛(wèi)星定位技術(shù)的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測原理，供大家參考學(xué)習(xí)；

隨著全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigation Satellite System，GNSS)硬件和軟件的不斷發(fā)展，特別是高采樣率GNSS接收機(jī)的出現(xiàn)，使其在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方面表現(xiàn)出獨特的優(yōu)越性，GNSS監(jiān)測技術(shù)具有以下優(yōu)勢[1]：①采樣率高，目前GNSS接收機(jī)的采樣率已達(dá)到20 Hz，甚至100 Hz；②自動化程度高，GNSS接收機(jī)的數(shù)據(jù)采集工作是自動進(jìn)行，且為用戶預(yù)留了必要的接口；③四維監(jiān)測，GNSS不但能夠進(jìn)行高精度的三維位移測量，而且能獲取精度達(dá)30 ns的時間信息；④全天候監(jiān)測，GNSS接收機(jī)在任何時段都可接收到工作衛(wèi)星信號，風(fēng)雪雨霧惡劣天氣中亦能正常工作，易實現(xiàn)長期的連續(xù)監(jiān)測。

GNSS定位解算方法分為相對定位和單點定位兩類。在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域，相對定位研究主要集中在后處理動態(tài)差分技術(shù)(Post-Processing Kinematic，PPK)、RTK技術(shù)和NRTK技術(shù)[2]，單點定位研究主要集中在PPP技術(shù)。

RTK和PPK技術(shù)都需要在橋梁測點附近建立本地基準(zhǔn)站。Ashkenazi等[3]首次采用RTK技術(shù)進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的振動監(jiān)測，測量出主梁的振動位移和基頻。如圖1所示，RTK技術(shù)是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)，位于基準(zhǔn)站和流動站的GNSS接收機(jī)同步采集4顆以上GNSS衛(wèi)星信號，基準(zhǔn)站通過通信鏈將計算出的差分改正數(shù)實時地發(fā)送給流動站，解算出流動站的瞬時空間坐標(biāo)，實時地提供橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測點的動態(tài)位移[4, 5]。PPK技術(shù)是采用事后方式來處理載波相位觀測值的差分定位技術(shù)，其它流程與RTK技術(shù)相同[6]。

?圖1 GNSS動態(tài)變形監(jiān)測原理（RTK模式）

NRTK技術(shù)是集Internet技術(shù)、無線通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GNSS定位技術(shù)于一體，利用衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)(Continuously Operating Reference System，CORS)基準(zhǔn)站的觀測信息，解算監(jiān)測站的瞬時空間坐標(biāo)，不需要建立獨立的參考站，其監(jiān)測原理如圖2所示。Meng等[7]首次研究NRTK技術(shù)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的可行性，獲得初步研究成果，隨后余加勇等[1]采用NRTK技術(shù)監(jiān)測英國諾丁漢Wilford懸索橋動態(tài)變形，成功識別出*大振幅僅8mm的橋梁結(jié)構(gòu)振動位移。NRTK技術(shù)是直接使用本地區(qū)CORS基準(zhǔn)站，可有效降低監(jiān)測成本，并解決難以選擇合適基準(zhǔn)站位置的問題[8]。各地方政府和國家陸續(xù)建立CORS參考站，為NRTK技術(shù)的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造

PPP技術(shù)是利用載波相位觀測值以及全球若干地面跟蹤站提供的精密星歷和衛(wèi)星鐘差來進(jìn)行高精度定位[9]。Xu等[10]在六自由度振動臺上評估PPP技術(shù)的測量精度，當(dāng)PPP技術(shù)用于短周期GNSS信號處理時，其水平方向測量精度優(yōu)于2~4 mm，豎直方向測量精度優(yōu)于10 mm；Moschas等[9]采用實驗方法來評估PPP技術(shù)的性能，通過與加速度計及GNSS差分技術(shù)解算結(jié)果對比，得出PPP技術(shù)可精確測量幅度10~20 mm的結(jié)構(gòu)振動的結(jié)論，Yigit等[11]亦得出類似結(jié)論。

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