為促進大家更全面更深刻學習了解測繪方面知識，本期推出基于衛星定位技術的橋梁結構健康監測原理，供大家參考學習；

隨著全球導航衛星系統(GlobalNavigation Satellite System，GNSS)硬件和軟件的不斷發展，特別是高采樣率GNSS接收機的出現，使其在結構健康監測方面表現出獨特的優越性，GNSS監測技術具有以下優勢[1]：①采樣率高，目前GNSS接收機的采樣率已達到20 Hz，甚至100 Hz；②自動化程度高，GNSS接收機的數據采集工作是自動進行，且為用戶預留了必要的接口；③四維監測，GNSS不但能夠進行高精度的三維位移測量，而且能獲取精度達30 ns的時間信息；④全天候監測，GNSS接收機在任何時段都可接收到工作衛星信號，風雪雨霧惡劣天氣中亦能正常工作，易實現長期的連續監測。

GNSS定位解算方法分為相對定位和單點定位兩類。在結構健康監測領域，相對定位研究主要集中在后處理動態差分技術(Post-Processing Kinematic，PPK)、RTK技術和NRTK技術[2]，單點定位研究主要集中在PPP技術。

RTK和PPK技術都需要在橋梁測點附近建立本地基準站。Ashkenazi等[3]首次采用RTK技術進行橋梁結構的振動監測，測量出主梁的振動位移和基頻。如圖1所示，RTK技術是基于載波相位觀測值的實時動態定位技術，位于基準站和流動站的GNSS接收機同步采集4顆以上GNSS衛星信號，基準站通過通信鏈將計算出的差分改正數實時地發送給流動站，解算出流動站的瞬時空間坐標，實時地提供橋梁結構監測點的動態位移[4, 5]。PPK技術是采用事后方式來處理載波相位觀測值的差分定位技術，其它流程與RTK技術相同[6]。

?圖1 GNSS動態變形監測原理（RTK模式）

NRTK技術是集Internet技術、無線通信技術、計算機網絡技術和GNSS定位技術于一體，利用衛星定位綜合服務系統(Continuously Operating Reference System，CORS)基準站的觀測信息，解算監測站的瞬時空間坐標，不需要建立獨立的參考站，其監測原理如圖2所示。Meng等[7]首次研究NRTK技術用于結構健康監測的可行性，獲得初步研究成果，隨后余加勇等[1]采用NRTK技術監測英國諾丁漢Wilford懸索橋動態變形，成功識別出*大振幅僅8mm的橋梁結構振動位移。NRTK技術是直接使用本地區CORS基準站，可有效降低監測成本，并解決難以選擇合適基準站位置的問題[8]。各地方政府和國家陸續建立CORS參考站，為NRTK技術的廣泛應用創造

PPP技術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星鐘差來進行高精度定位[9]。Xu等[10]在六自由度振動臺上評估PPP技術的測量精度，當PPP技術用于短周期GNSS信號處理時，其水平方向測量精度優于2~4 mm，豎直方向測量精度優于10 mm；Moschas等[9]采用實驗方法來評估PPP技術的性能，通過與加速度計及GNSS差分技術解算結果對比，得出PPP技術可精確測量幅度10~20 mm的結構振動的結論，Yigit等[11]亦得出類似結論。

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