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摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，交通行业在我国发展十分迅速，在交通运输系统中桥梁是一个重要通道，随着社会的不断发展我国桥梁建设技术不断提高，投入使用的新型结构桥梁逐渐增多。为新型桥梁的使用安全提供重要保证，对于桥梁的检测技术的要求也不断提高。因GPS差分定位技术的优势主要体现在较高的精准度及实时检测等方面，通常应用于大型工程的变形监测以及桥梁检测项目中。针对GPS差分定位技术及其原理进行了初步分析，探讨了桥梁检测中GPS差分定位技术的具体应用，对于桥梁检测技术水平的不断提高具有十分重要的作用。
关键词：桥梁监测技术；GPS差分定位；实时监测
引言
桥梁是交通运输的重要通道，我国的桥梁建设技术随着社会的发展也在不断跟进，很多新型结构的桥梁也在逐渐投入使用。为了确保新型桥梁能够安全投入使用，对于桥梁的检测技术也提出了新的要求。由于GPS差分定位技术具有精准度高且能实时检测等技术优势，常被应用于桥梁检测中。因此，主要分析了GPS差分定位技术的基本概念、原理以及GPS差分定位技术在桥梁检测中的应用，以推动GPS差分定位技术在桥梁检测工作中的应用，并为类似工程提供借鉴。
1GPS差分定位技术的原理
GPS定位是利用一组卫星的伪距、星历、卫星发射时间和用户钟差等观测量来实现的,在这一定位过程中,主要存在3大部分误差:一是多台接收机公有的误差,如卫星钟差、星历误差、电离层误差、对流层误差以及美国政府实施的选择可用性(SA)政策等;二是不能由用户测量或校正模型来计算的传播延迟误差;三是各用户接收机固有的误差,如内部噪声、通道延迟、多路径效应等。另外其他外部条件的影响也会引起一些误差,如地球潮汐、负荷潮以及相对论效应等。差分技术很早就被人们所应用,它实际上是在1个测站上对2个目标的观测量、2个测站对1个目标的观测量或在1个测站上对1个目标的2次观测量之间进行求差。其目的是消除公共误差,提高定位精度。利用差分GPS技术消除基准站和用户之间共有误差的原理很简单,就是分别用2台接收机在2个测站上同时测量来自相同GPS卫星的导航定位信号,其中1个测站的位置坐标是已知的,安放在该已知点(基准点)的GPS信号接收机,叫做基准接收机,基准接收机所测得的三维位置与该点已知值进行比较,便可获得GPS定位数据的改正值。如果及时将GPS改正值发送给若干台共视卫星用户的动态接收机,并修正其所测得的实时位置,就可消除用户位置测量中与之相关的误差。对GPS用户接收机进行差分修正主要有两种实现方式:在测量过程中修正(如伪距数据差分)和计算结果修正(如位置数据差分)。两种方式主要不同在于那些必须在基准站和用户之间传输的特定数据。因此根据差分GPS基准站发送的信息内容的不同,将差分GPS定位具体分为以下3种:位置差分,伪距差分,载波相位差分。从理论上说,采用差分技术可完全消除多台接收机公有的误差,如卫星钟差、星历误差、电离层误差、对流层误差以及美国政府实施的选择可用性(SA)政策等;大部分消除不能由用户测量或校正模型来计算的传播延迟误差(这要视基准站至用户之间间隔的距离而定);而无法消除各用户接收机固有的误差,如内部噪声、通道延迟、多路径效应等。高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值,RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理,同时给出厘米级定位结果,历时不到一秒钟。流动站可处于静止状态,也可处于运动状态;可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业,也可在动态条件下直接开机,并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。
在整周末知数解固定后,即可进行每个历元的实时处理,只要能保持4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,则流动站可随时给出厘米级定位结果。
2桥梁检测中GPS差分定位技术的应用
2.1GPS差分定位技术的优势
相对于传统桥梁监测技术而言，GPS差分定位技术具有较为突出的优势。若有障碍物遮挡两个检测点之间区域将不能进行监测，增大了检测工作的难度。GPS定位无需通视，对目标物位置数据的获得主要采用三维坐标形式。环境条件对GPS定位只有较小的限制条件，能够实现24小时不间断的实时监测。通常情况下，GPS桥梁监测点在桥梁两侧分布，监测点每侧布置一个。若桥跨较大、墩身较高，可对监测点适当增加。GPS一般采用混合网布置方式，通信网络系统为GPS系统提供相应支持，数据控制中心可整合分析源自系统的有关数据。因GPS差分定位特点可对桥梁变形或位移等问题进行实时观测。若桥梁安全在使用过程中发生各类问题，GPS观测数据在维修中将发挥重要作用。
2.2GPS差分定位技术在桥梁检测中的应用
结合数据传输技术，GPS差分定位技术达成了新的成就，延伸出实时动态（RTK）测量系统。RTK定位可以及时提供被监测点的空间位置，利用了实时动态观测载波相位的技术。GPS接收机收集观测到的各个GPS卫星的信息，在基准站利用无线电传输，收集观测数据。用户站的空间坐标可以通过计算相对定位来获取，并可以给出计算结果的精确度。GPS接受设备系统、数据传输系统和数据与监测中心构成了GPSRTK实时监测系统。基准站利用光纤实时传递功能把获得的卫星差分信息传送给监测站，监测站对信息进行整理，把卫星信号与基准站信息做实时差分处理，得以获得被测站点的空间坐标信息。GPS桥梁监测点分布在梁的两侧，每一侧至少需要布置一个点，对于大型桥梁，可以根据实际要求增加监测点，同时与国家已知点和施工控制网的点进行联合监测。GPS的布置方式主要是用三角形和大地四边形形成的混合网，包括一个独立或者众多独立的观测环。
2.3测量放样
在测量放样过程中一般是利用实时动态GPS接收机，应达到0.5cm+1ppm的测量精度。放样测量应对参考点进行科学合理地选择提高架设基准站的便利性，使基准站尽量架设在较为空旷的地区，避免附近的建筑物影响测量的实际效果，参考站在较高地形的位置进行架设是最适宜的，能够使信号的传输效果增强。与采样样本附近的实际环境相结合，在河坝上设立相应的基准站，将其位置选定后即可启动，能够实现实时采集载波相位等一些数据，还能进行单点测量，数据由流动站进行接收。利用卫星测得的坐标与位置坐标数据进行计算后得到转换坐标系参数，可转换卫星数据坐标到施工坐标系下而得到设计桩平面位置坐标。现场放样桥墩桩基平面位置，并对相应高程数据进行采集，标记好放样点位并进行编号，便于后续施工。应用厘米级测量技术明显提高了检测工作效率，也在一定程度上使检测结果明显提高了准确度。应用近距离测距往返三角高程测量方法可达到三四等水准的测量精度。
结语
随着GPS定位技术发展，其在桥梁检测中的应用越来越广，为管理部门决策、桥梁的建设和维修提供了重要的参考数据，从而提升了桥梁的安全性，对于GPS差分定位技术在桥梁检测中的应用研究具有十分重要的现实意义。
参考文献
[1]禹鹏，谢勇.桥梁监控中的GPS-RTK技术研究[J].黑龙江交通科技，2015（6）.
[2]张珍云.GPS差分定位技术的分类及比较[J].科技展望，2016（1）.