Мониторинг крупных инженерных объектов становится все более важной составляющей в социальной инфраструктуре регионов. Геодезический мониторинг позволяет периодически или постоянно в автоматическом режиме проводить измерения контрольных точек, находящихся внутри или в непосредственной близости от активной зоны деформаций. Такие измерения дают возможность определить величину деформаций, скорость и ускорение смещений

Продолжение. Начало в № 2 за 2008 г.


Джоел ван Кроненброк (Joel van Cranenbroeck)

В последние годы технологии спутникового позиционирования (GNSS-технологии) в режиме реального времени получают все большее распространение при динамическом мониторинге мостов.

В 1999 г. Leica Geosystems AG развернула первый в мире проект по мониторингу моста Tsing Ma в Гонконге, базирующийся на навигационных спутниковых технологиях. После этого оборудование и программное обеспечение компании использовалось для мониторинга состояния конструкций многих мостов, включая Шандунский мост на р. Хуанхэ и мост Jiangyin на р. Янцзы (Китай).

В конце 2007 г. было представлено новое поколение программного обеспечения для мониторинга с использованием GPS-технологий Leica Spider 3.0, ядром которого является усовершенствованный процессор централизованного получения RTK-решения (Real Time Kinematic).

Мост Jiangyin является первым в Китае сверхпротяженным висящим стальным мостом с пролетными конструкциями в виде балок коробчатого сечения, по протяженности он занимает четвертое место в мире. По мосту проложена скоростная дорога, которая является национальной магистралью, пересекающей р. Янцзы. Высота опор моста составляет 190 м. Центр управления системой мониторинга моста располагается на одной из его сторон и оборудован кабельным телевидением, системами коммуникации, управления информацией, обмена сообщениями, аварийной сигнализации и радиооповещения.

В центре управления была установлена разработанная Leica Geosystems AG усовершенствованная система мониторинга с использованием систем спутниковой навигации Spider Bridge с централизованной функцией работы в режиме реального времени (RTK). Благодаря этому существенно снизились требования к системам связи на объекте. Приемниками спутниковых сигналов можно было управлять дистанционно, при этом информация о состоянии системы была доступна в любое время. Наличие стандартного выходного интерфейса давало возможность соединения с любым программным обеспечением, предназначенным для анализа данных. Проводя опрос датчиков с частотой 20 Гц, система мониторинга позволяла регистрировать высокочастотные вибрации.

Использование новой технологии обеспечило проведение мониторинга геометрических размеров конструкции моста (3D-измерения смещений опорных пилонов и висячих вантов) в режиме реального времени и, что важно, при любых погодных условиях. При этом вся специфическая информация, отражающая состояние сооружения, могла объединяться с моделями конструкции моста для анализа воздействия внешних факторов на его основные элементы. Таким образом, существенно повысились надежность мониторинга и оценки состояния моста, оперативность и производительность работ по его техническому обслуживанию, стало возможным определить риск потенциального разрушения конструкций моста. Обеспечение количественными данными управленческих структур, отвечающих за состояние конструкций моста, позволило принимать решения о допустимой плотности движения по нему.

Дальнейшее развитие и совершенствование спутникового оборудования, процесса обработки измерений и программных продуктов еще больше расширит возможности применения мониторинга с целью контроля за состоянием мостов, зданий и иных крупных инженерных сооружений.

Для использования в системах мониторинга компания Leica Geosystems AG разработала специализированные приемники Leica GMX901 и Leica GMX902 GG, оснащенные GNSS-антеннами, обладающими способностью подавлять эффект многолучевости.

Программное ядро, интегрированное в ПО Leica GNSS Spider и Leica GNSS QC (Quality Control контроль качества), имеет возможность оперировать данными, полученными как от одночастотных, так и двухчастотных приемников в режиме реального времени и в режиме постобработки. Во многих проектах мониторинга для разрешения неоднозначности при спутниковых измерениях успешно применяются такие технологии, как разрешение неоднозначности «на лету» (OTF), инициализация на известной точке и инновационный метод «квазистатика».

Программное обеспечение Leica GNSS Spider имеет возможность повторной обработки сохраненных файлов наблюдений в RINEX-формате. Так, на стадии проектирования приемники могут быть установлены для сбора данных в течение, например, 24 или 48 ч, а обработка измерений выполнена на более поздних этапах. Преимуществом указанной методики является то, что характеристики системы могут быть проанализированы до того, как кабельная сеть для обеспечения питания и коммуникаций будет установлена на постоянной основе, а также могут быть учтены все ошибки, связанные с эффектом многолучевости.

Так как существуют различные источники, влияющие на точность GNSS-измерений (задержка прохождения сигнала в атмосфере, ошибки определения орбиты навигационного спутника, эффект многолучевости на определенном расстоянии), полученные результаты искажаются помехами и не отражают всего потенциала точности системы. Программное обеспечение Leica GNSS Spider имеет возможность уменьшения шумов за счет использования технологии фильтрации эффективного цифрового сигнала (FIR). Тесты показали, что эффективно подавляются 30 45% шумов.

Окончание в следующем номере