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基于GPS的桥梁变形监测应用研究-以东海大桥为例

作　者: 刘梦微
导　师: 邹自力
学　校:
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 变形监测桥梁工程 GPS测量
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 3次
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内容摘要

随着我国经济的发展，各种大型而复杂的工程日益增多，人们密切关注建筑物在运营过程中的安全问题。尤其近几年大型桥梁建设和使用，使得桥梁变形监测成为关注热点。桥梁变形监测为桥梁的的安全提供了最真实和直接的变形信息，同时为桥梁的设计和安全维护提供基础数据依据。结合当下应用广泛的GPS技术，建立基于GPS的桥梁监测系统非常重要。本文以东海大桥变形监测为例，研究GPS变形监测原理及其在桥梁工程变形监测中的应用。验证了GPS技术在桥梁监测中应用的可行性，为建立基于GPS技术与其它传感器结合的桥梁安全监测综合系统的进一步研究提供了依据，具有理论和现实上的重要意义。在进行变形监测数据处理过程，使用GPSensor软件结合卡尔曼滤波的应用，验证了其在变形监测数据的动态处理中存在一定的合理性和优越性。另外，本文还对监测点进行预测,并采用GM模型进行对比，从实践上证明GPS技术用于桥梁工程的变形监测是稳定可靠的。桥梁变形观测是建筑物变形观测的一个重要分支，亦是测绘工程研究的重点和热点，由于桥梁所处的地理位置和在生活中的起的作用，决定了桥梁变形观测具有其自身的特点，也就决定了其变形观测系统的特殊性。本文通过结合实例讨论基于GPS桥梁变形观测系统的建立，提出了在应用过程中的一些看法。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
1 引言  6-10
  1.1 研究背景  6-7
  1.2 研究目的及意义  7
  1.3 研究进展  7-9
    1.3.1 国内外研究进展  8
    1.3.2 桥梁观测发展方向  8-9
  1.4 论文内容  9-10
2 变形监测  10-18
  2.1 变形监测  10-12
    2.1.1 变形监测概念  10
    2.1.2 变形监测的目的及意义  10-11
    2.1.3 变形监测方法  11-12
    2.1.4 变形监测精度  12
  2.2 桥梁变形监测  12-18
    2.2.1 桥梁变形的原因  12-13
    2.2.2 桥梁变形监测的主要内容  13-14
    2.2.3 桥梁变形观测的特点和实施方法  14-15
    2.2.4 桥梁监测必要精度的确定  15-16
    2.2.5 变形观测的频率  16-17
    2.2.6 监测资料的检核校核  17-18
3 基于 GPS 桥梁变形监测系统  18-29
  3.1 GPS 原理及在变形监测应用  18-22
    3.1.1 GPS 概述  18
    3.1.2 GPS 定位原理  18-20
    3.1.3 GPS 定位方法  20-21
    3.1.4 GPS 在变形监测应用  21-22
  3.2 桥梁 GPS 监测系统设计原则  22
  3.3 桥梁监测系统的构成和工作原理  22-23
  3.4 变形监测软件 GPSensor  23-29
    3.4.1 GPSensor 的构成  24
    3.4.2 GPSensor 的功能  24-27
    3.4.3 GPSensor 的算法  27-29
4 卡尔曼滤波原理及在桥梁变形监测数据处理  29-36
  4.1 连续性系统  29-31
    4.1.1 连续性系统方程及其解  29-30
    4.1.2 连续性系统随机模型  30-31
  4.2 离散线性系统 Kalman 滤波  31-33
    4.2.1 离散线性系统方程及模型  31-32
    4.2.2 离散线性系统卡尔曼滤波方程  32-33
  4.3 方差补偿自适应卡尔曼滤波  33-36
    4.3.1 方差补偿自适应卡尔曼滤波模型  33-34
    4.3.2 方差补偿自适应卡尔曼滤波计算过程  34-36
5 实例分析—以东海大桥为例  36-48
  5.1 监测系统要求与目标  36
    5.1.1 东海大桥健康监测系统建设要求  36
    5.1.2 东海大桥健康监测系统建设目标  36
  5.2 观测方法  36-37
  5.3 系统构成  37-41
    5.3.1 参考站 GPS 安装  38-39
    5.3.2 大桥监测点安置  39-40
    5.3.3 数据传输  40-41
  5.4 数据处理与分析  41-48
    5.4.1 软件操作过程  41-42
    5.4.2 数据分析  42-45
    5.4.3 预测对比分析  45-48
6 结束语  48-50
  6.1 结论  48
  6.2 讨论  48-50
致谢  50-51
参考文献  51-52

基于GPS的桥梁变形监测应用研究-以东海大桥为例

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