衛星導航系統的測量功能

提示:五一已過,北斗地圖APP如期跳票。歷經民間打假和官宣通告的打臉,北斗地圖已被確定為一起蹭熱點的營銷事件。為讓大家更多的瞭解類似“北斗”這樣的衛星導航系統,最近三篇文章我將對其實際應用場景進行介紹,看看除了“手機定位”和“汽車導航”之外,衛星導航系統對我們的生活還有哪些幫助(本文共1502個字,閱讀約需3分鐘)?


衛星導航系統的測量功能

首先推薦大家看個小視頻:說我們的鄰居菲律賓,4月26日,有一位市長去視察工作,結果橋塌了,人掉水裡了……

對,你沒看錯,是全部人,都掉進去了!!【新手辦號,暫無權限發視頻,請讀者自行前往視頻網站搜索】

橋樑都是有使用壽命的,但視頻中的木橋明顯是“夭折早逝”的產品,為啥呢?請各位讀者自行腦補。

一般情況下,橋樑建成後,在使用過程中受氣候、環境的影響,橋體材料(木板或鋼筋混凝土)會經受腐蝕而逐漸老化,總有壽終正寢的一天。為了保證行人車輛安全,有一群“橋樑養護專家”會定期對其健康狀況進行檢測,檢查是否有橋面傾斜、橋墩下沉、鋼樑脆裂等安全隱患,並提出加固、維修或改建方案。

隨著時代發展,造橋技術越來越高超,橋樑工程越來越讓人歎為觀止,隨之而來的人工養護成本也越來越高(當然必須得排除天生殘疾的豆腐渣工程)。以世界第二高橋——貴州“

清水河大橋”為例,該橋長2171.4米,橋面距谷底406米。本文不列舉清水橋的施工建設難度,請各位讀者看圖自行腦補。

衛星導航系統的測量功能

該橋樑的健康狀況由國內某專業的監測團隊來保障,它們提出的方案是依託衛星導航系統,通過建立固定參考站動態監測站的方式,對“橋樑墩臺沉降觀測、橋面線性與撓度觀測、主樑橫向水平位移觀測、高塔柱擺動觀測”等四大橋體的健康狀況進行自動化監測。

衛星導航系統的測量功能

簡單來說,就是圖中“半球形”的參考站/監測站,首先利用衛星定位原理計算出自身的真實座標位置,然後將監測站的位置與參考站的相減得到差值,由於參考站的位置是固定不變的,因此這個差值反應的就是監測站的位置變化。

衛星導航系統的測量功能

打個比方,當一輛重型坦克過橋時,監測站會隨受力的橋面下沉(離坦克最近的監測站下沉5毫米,最遠的下沉2毫米),而參考站卻不受任何影響(因為安裝位置在遠離橋體的岸邊),所以,

監測站的差值直接反應了橋體的變形情況。當坦克履帶剛剛上橋的那一刻,橋體的各項數據均已及時傳輸到橋樑養護人員的電腦屏幕上,比人工測量方便得多,及時得多。

依託衛星導航系統,採取“先定位 再相減”的原理,在大量監測數據幫助下,可以實現對目標物體的形變進行毫米級的精度測量,養護人員據此可以輕鬆地制定出橋體養護方案,延長橋體使用壽命。

如果不使用衛星導航系統,他們通常就只能肩扛三腳架,手提經緯儀、水準儀等傳統測量器材,步行到測量點開展工作。這通常需要多人協作,颳風下雨還不能行,關鍵是測量誤差還很大,所有這些因素都將直接影響養護工程進度。

衛星導航系統的測量功能

實際上,不僅是橋樑,但凡在工程測量領域,只要涉及到微小形變的監測,首選都是衛星導航系統的相關產品。

衛星導航系統的測量功能

衛星導航系統的測量功能

衛星導航系統的測量功能

衛星導航系統的測量功能

衛星導航系統的測量功能

在工程測量領域之外,這種基於衛星導航系統的測量技術還廣泛應用於如下場景:

  • 輔助災難救援:在災難救援行動中,時間就是生命。精確掌握救援地點和災難邊界的發展方向,有助於救援人員減少時間延誤,提高救助成功率。衛星導航系統可以幫助監測森林火災的邊界,配合無人機的紅外探測儀,可以更進一步知悉火災的“熱點”,指導消防人員精準滅火。其他諸如地震、泥石流、颱風、洪水等救災行動,都有衛星導航系統的身影。
衛星導航系統的測量功能

  • 輔助測繪:在衛星導航系統的幫助下,人類可以實時動態地繪製山川河流、街道建築、水電管線及其他資源的地形地貌。特別是在水下地形測量方面,勘測船將衛星定位與聲納聲距測深相結合,繪製海圖,給海上橋樑建築師、海上石油鑽井平臺以及普通航海愛好者提示目標海域的水深變化以及潛在危險。
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  • 輔助農業:精準農業也稱精確農業,這項技術的指導思想是根據每一寸土地的肥沃程度及每一棵植株的健康程度來最大限度地優化水、肥、農藥的配比(含投放量和投放時機),減少化學物質的使用,提高農作物的產量。簡單來說,就是通過對植株長勢、花朵大小、果實多寡的實時監測,幫助提高農業灌溉的精準度。
衛星導航系統的測量功能

隨著衛星導航技術的不斷成熟和發展,它的應用領域必將不侷限於上文所列若干場景,其定位範圍廣、測量精度高的特點將會在實踐中得到進一步的豐富和擴展。


總結

I 衛星導航系統可以幫助實現對目標物體進行毫米級的形變監測。

II 衛星導航系統在公共安全方面發揮的作用不可替代。


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