【52監測網】第134期 橋隧動態精密工程測量技術及應用
 52監測網專家報告分享-第134期 《橋隧動態精密工程測量技術及應用》 涂偉 深圳大學土木與交通工程學院 目錄 一、研究背景 二、動態精密測量 三、橋隧動態精密測量 四、總結與展望 內容介紹 一、研究背景 橋梁隧道等交通基礎設施形變測量是安全運維重要保障，基礎設施結構形變“全面、快速、精確”測量是國家重大需求。
? 橋梁隧道建設、運維期間安全事故多發，造成重大人員和財產損失；
? 傳統靜態、離散、人工測量方法存在效率低、成本高、安全風險大等問題； 研究背景：動態高精度測量的科學與技術難題 ? 理論不足：動態條件下，高精度時空基準的建立與維持； ? 技術落后：高頻、高精度數據獲取→多源、多視角數據融合→狀態指標自動提取； ? 裝備缺乏：自主知識產權的高端測量裝備。
高效動態精密工程測量
二、動態精密測量 關鍵技術1：高精度定位定姿方法 ? 發明以低成本器件建立高精度時間基準方法，實現高頻海量采樣的時間精確傳遞； ? 發明高精度組合定位方法，實現移動平臺厘米級絕對定位和毫米級相對定位；
高精度定位定姿系統廣泛應用于運動中車輛、無人機、無人船、管道機器人等。 場景自適應多源融合定位定姿方法 ? 發明精密里程與視覺輔助慣導的受限空間位姿修正方法，功課受限空間定位難題； ? 發展基于因子圖的多源融合定位定姿技術，建立場景自適應的動態測量位姿基礎；
動態定位精度提高到毫米級，滿足復雜場景高精度測量基準要求。 關鍵技術2：發明研制核心測量傳感器解決“測快、測全” ? 大量程全數字化激光雷達； ? 高頻斷面掃描三維測量傳感器； 突破“全局測全”和“局部測精”的高效、高精度三維測量傳感器技術。 關鍵技術3：“一測多用、關聯判別”解決“測快、判準” ? 一致性自動整合模型→模型匹配、結構匹配→多指標關聯分析，識別一度量精準刻畫； 突破多源數據融合、模型驅動多指標提取與狀態判別的難題。 三、橋隧動態精密測量 應用1：InSAR橋隧沉降觀測 InSAR沉降監測原理
時間序列D-InSAR技術的獨特優勢：全天時（晝夜成像）；全天候（穿透云雨）；人力物力成本低，無需現場架設設備；短重訪周期（4天）；大覆蓋范圍（250km幅寬）；高測量精度（毫米級，相位信息=>干涉量）。突顯了對城市基礎設施進行精細形變測量研究的優勢。 廣泛應用于昂船洲大橋、武漢鸚鵡洲大橋、香港青馬大橋、杭州灣跨海大橋、東海大橋… 應用2：橋梁動態撓度測量
測量原理：目標靶采用850nm紅外LED燈，通常固定在待測點上；傳感器通過穩定機械裝置固定在基準點上（例如蓋梁等位置）。目標靶通過攝像機的長焦光學系統成像在圖像傳感器上，通過基于嵌入式處理平臺的圖像處理識別和高精度定位技術，確定像點的精確位置，最后由物像關系確定目標靶的空間位置。 高算力硬件平臺 + 計算機視覺法 + 光學系統→遠程位移傳感器
利用無人機檢測橋梁結構外觀 橋梁結構復雜，攝像質量要求高，通常需要貼近飛行，無人機避障能力是外業數據采集的關鍵。
GNSS/UWB/IMU融合橋下半封閉空間無縫定位 ? 橋下UWB定位 沿橋兩側按一定的間隔布置UWB基站，伸到橋箱梁以下，提供亞分米級的定位精度； ? 橋梁半封閉空間無縫定位 橋側采用GNSS/UWB/IMU組合定位，橋下采用UWB/IMU組合定位； 依靠IMU進行橋側，橋下定位無縫對接；
智能加速度傳感器 用途：基頻、模態、索力、振動、傾角；
BHMS變形監測系統軟件
傳感器類型：動撓度傳感器、加速度傳感器、抓拍系統、其他； 應用3：公路隧道快速檢測 ? 隧道測量斷面大、檢測要求高； ? 大斷面襯砌影像系統； ? 基于深度學習的隧道裂縫智能檢測；
國內首臺公路隧道快速檢測裝備 ? 發明研制隧道監測裝備，檢測速度80公里/小時，裂縫分辨率0.2毫米； ? 實現隧道快速普查檢測，在全國11個省市的4800余座大型隧道檢測應用；
檢測不影響正常交通，徹底改變我國公路隧道純人工檢測的現狀 地鐵隧道快速檢測 ? 基于激光點云的管道變形提取； ? 基于激光點云的地鐵軌道病害檢測 地鐵隧道快速檢測裝備 ? 發明研制地鐵隧道移動式三維激光掃描測量裝備，應用于武漢、北京等十余城市； ? 地鐵隧道收斂、錯臺等變形測量精度2毫米，滲水、脫落、裂縫等病害自動檢測識別率達95%。
解決地鐵隧道多指標一體化快速檢測難題 國內外重點工程應用
四、總結與展望 ? 發展以動態、高效、連續為特色的精密工程測量技術，攻克了復雜環境下定位定姿、傳感器和測量大數據分析等難題。 ? 發展了基于InSAR的沉降觀測、橋梁動態撓度視覺精密測量等系列方法，實現了橋梁狀態的多時間尺度智能監測。 ? 針對隧道，發展了基于激光點云的隧道三維變形檢測算法，發展了地鐵軌道病害智能識別方法，研制了地鐵隧道智能小車，實現了隧道病害智能檢測。 ? 融合高精度定位定姿、激光、視覺的動態精密工程測量技術能夠為橋梁和隧道的智能管養提供有力支撐！
《橋隧動態精密工程測量技術及應用》 涂偉 深圳大學土木與交通工程學院 注：本文僅供個人研學交流，版權歸原作者所有 |
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