Применение спутниковых систем в мониторинге сооружений
Большая часть территории суши подвержена развитию различных деформационных процессов, особенно это касается территорий с высокой сейсмической опасностью и вулканизмом. Для остальных территорий это не столь очевидно, однако многолетние наблюдения на пунктах Государственной геодезической сети, и в первую очередь на геодинамических полигонах, свидетельствуют о движении различных участков земной поверхности даже в спокойных регионах.
Практически все водотоки приурочены к разломам и трещинам в земной коре, которые делят литосферную плиту на множество небольших по размеру блоков. Эти блоки имеют взаимное движение. Добыча полезных ископаемых, затопление водохранилищ, осушение болот, строительство крупных городов – все это приводит к перераспределению масс в верхней части земной коры, что провоцирует и усиливает смещение блоков. Возникают различного рода деформационные процессы.
В результате данных процессов страдают инженерные сооружения. Во время строительства и эксплуатации здания могут деформировать (давать осадку, наклон, горизонтальные смещения и т.д.). Чаще всего контролируют высотные здания и сооружения уникальной формы. Для обеспечения надежности и безопасности в период строительства и эксплуатации сооружений необходимо проводить мониторинг. Наилучшее решение задачи достигается в случае наблюдений за всеми процессами, которые могут привести к критическому состоянию интересующих объектов. Наиболее характерными процессами, являются: смещение оснований и фундаментов зданий и сооружений; колебания конструкций зданий и сооружений – малочастотные или высокочастотные (вибрации), возникающие при динамических нагрузках непосредственно на конструкции или их основании.
Наблюдения за различного рода деформациями проводятся многими геодезическими методами, например, геометрическое нивелирование, тригонометрическое нивелирование, фотограмметрия и т.д. Но в настоящее время все больше распространенным методом является мониторинг с применением спутниковых систем.
Основным назначением навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS является определение текущих пространственных координат и скоростей движения различных объектов. Оно производится в приемнике пользователя по результатам измерений так называемых «псевдодальностей» и «псевдоскоростей». При этом точность определения координат не превышает единиц метров, а точность измерения скорости составляет около 0,1 м/с.
Но, к сожалению, из-за атмосферных погрешностей, неточного знания эфемерид спутников и других причин нет возможность реализовать точность до десятых долей миллиметра при определении абсолютных координат. Однако для контроля взаимного расстояния между относительно близкими точками миллиметровая точность измерения является вполне достижимой.
Созданная система высокоточного мониторинга смещений инженерных сооружений реализует возможность прецизионного определения координат контролируемой точки относительно опорной точки по фазовым измерениям несущей частоты навигационных сигналов ГЛОНАСС/GPS. Эта система предназначена для постоянного наблюдения за колебаниями большепролетных сооружений, мостов, уникальных объектов, башен, высотных домой и других инженерных сооружений с целью быстрого определения критических нарушений. Для этого производится непрерывное вычисление базовых линий (относительных расстояний между контролируемыми точками, находящимися на сооружении, и неподвижными опорными точками, находящимися вне его) и совместная обработка полученных результатов с учетом модели конструкции сооружения. Таким образом удается получить деформации (сжатие, растяжение, скручивание), вибрации, смещение фундамента (просадки, смещения в плоскости).
Достоинства ВМСИС заключаются в следующем:
1. Одновременный контроль смещений сразу по трем осям (X, Y, H);
2. Контроль производится в реальном времени;
3. Не нужна видимость между контролируемыми пунктами;
4. Нет зависимости от климатических условий.
Спутниковый мониторинг позволяет исследовать поведение сооружения под влиянием различных природных и техногенных факторов.
Для его реализации необходим следующий комплект аппаратуры:
1. Измерительные модули (количество должно совпадать с числом исследуемых пунктов);
2. Автоматизированное рабочее место, которое оборудовано персональным компьютером;
3. Аппаратура передачи данных, например, WI-FI.
Данные полученные с контролируемых точек, передаются на компьютер, который в свою очередь регистрирует их, выполняет анализ и в случае критических отклонений оповещает инженеров. После чего на место контролируемого объекта выезжает бригада для установления причины деформации и решения этой проблемы.
Размещено: 01.03.2017
