顾及有色噪声的铁路大跨度桥梁BDS变形分析

发布时间：2021-08-08 08:28

　　利用GNSS技术对铁路大跨度桥梁进行变形监测,对于桥梁的安全控制和铁路行车安全具有重要意义。目前对桥梁的GNSS变形分析研究绝大部分集中于公路桥梁,涉及对变形控制要求更加严格的铁路桥梁的研究较少,且以往研究忽略了变形时间序列中有色噪声的影响。以上因素不利于对铁路大跨度桥梁的GNSS精确变形分析。本文以位于江西赣州的赣江特大桥的GPS和BDS监测数据为例,利用主成分分析对有色噪声进行滤波,分析了有色噪声对铁路桥梁变形分析结果的的影响。试验结果表明,昼夜温差变化导致铁路斜拉桥的中跨和索塔分别在垂向以及纵向均产生周期约为一天的变形;根据GPS和BDS变形时间序列获得的变形结果之间存在差异;有色噪声对变形参数估计结果影响较小,但忽略有色噪声会使变形参数估值的不确定度减小80%,导致对变形分析结果的精度过于乐观。利用主成分分析可以显著地削弱有色噪声,使变形参数估值的不确定度降低约73%。 

【文章来源】：测绘通报. 2020,(S1)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

赣江特大桥及其GNSS监测点分布

由图2中P1、P2站的垂向变形时间序列可以看出,桥梁中跨在垂直方向很可能存在周期约为一天的运动信号。为确定各监测点的变形信号的周期,首先对GPS、BDS变形时间序列进行快速傅里叶变换并获得功率谱(图3)。图3 监测站GPS(虚线)、BDS(实线)

图2 监测站GPS(右)、BDS(左)变形时间序列曲线由图3可以看出,对于桥梁中跨的监测站P1和P2,在其垂直方向的功率谱存在显著的周期为1.06 d的变形信号,且GPS、BDS变形信号的功率差距较小。而在水平方向上,不同监测站以及不同技术下的功率谱呈现的周期信号特征存在较大的差异。例如,P1和P2站N方向上的功率谱均存在周期为1.06 d的BDS变形信号。而P2站N方向上的功率谱还存在周期为1.59 d的GPS变形信号。此外,在E方向上,P1站的功率谱存在周期为1.06 d的GPS变形信号,而P2站E方向的功率谱仅存在周期为1.06 d的BDS变形信号。由于P1与P2位于桥梁中跨相同横断面上,因此理论上这两个站的功率谱所呈现的周期信号特征应该较为相似。然而根据以上分析,水平方向上这两个站的功率谱之间以及同一监测站的BDS和GPS功率谱之间存在显著差异。由于周期为1.59 d的变形信号所占频带宽度较大、周期规律性较差,且仅存在GPS功率谱中,因此该信号很可能为与GPS系统误差有关的虚假的周期信号。

【参考文献】：
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本文编号：3329601