截至2016年末，我国拥有公路桥梁80.53万座，其中特大桥梁4257座，大桥86178座，毫无疑问已成为世界第一桥梁大国。同时，我国公路路网中步入维修期的在役桥梁目渐增多，其中超过10万座桥梁为危桥。为了保证路网畅通和人民财产安全，大量危桥急需进行实时连续的在线健康监测，且随着桥梁跨度、结构和建设材料的不断发展，对桥梁变形监测的需求也不断增加[]。传统桥梁结构健康监测大多采用结构局部或整体动态响应的参量测量，难以实现真正意义上的面式或体式测量，且很难完成实时连续的监测。随着全球导航卫星系统（GNSS）硬件和软件的不断发展，GNSS已成为基础设施高精度变形监测领域的热门研究方向之一1]。北斗GNSS由我国独立自主开发和运行，并与已有GNSS兼容，为GNSS技术应用于桥梁健康监测提供了新机遇；特别是高采样率接收机的出现，使其在桥梁结构变形监测方面展现了独特的优越性。

现有的桥梁监测管理系统多采用二维展示的模式，难以直观体现桥梁各构件的结构变形，而采用建筑信息模型（BIM）技术可构建建筑物的三维模型，直观展现建筑物的各构件。目前，BIM技术主要应用于桥梁设计和施工等建造阶段。为了将BIM技术引入桥梁的管养阶段，潘永杰时进行了基于BIM的桥梁建养一体化平台研究；李成涛[9]等提出了一种基于BIM技术的桥梁病害三维可视化方案；但目前尚无将BIM技术与北斗桥梁变形监测技术相结合的工程应用和文献报道。因此，本文提出了一种将北斗与BIM技术相结合的方法，并开发了一套高精度三维桥梁监测管理系统，实现了三维桥梁动态在线监测和管理，并通过工程示范应用进行了应用效果验证。

1基本原理与方法

1.1基于北斗GNSS的桥梁三维变形监测利用北斗GNSS进行桥梁三维变形监测的基本工作流程为：首先由北斗GNSS监测站与基准站接收机实时接收北斗GNSS定位信号，采集并存储数据；再通过无线或有线通信网络将数据发送到监控中心，布设在监控中心的高精度GNSS数据处理中心系统软件将对数据进行实时存储、解算和分析，实现数据综合管理；最终显示经过解算分析的各监测部位的相对位移数据。

北斗GNSS接收机按照相应的采集制度和采样频率进行实时数据采集和预处理，通过滤波、模态等方式对各接收机的数据进行处理，从而得到有效的测量数据。数据处理分析包含高精度数据解算、中心处理模块、显示分析模块等。高精度数据解算模块负责监测数据的解算；中心处理模块负责各种数据管理、通信管理、系统维护、监测预警等；显示分析模块主要以图表方式展现和分析监测数据。

1.2基于BIM技术的桥梁三维呈现和管理针对桥梁监测工作的BIM建模，与设计阶段建模有所不同，主要体现在模型所包含的内容和细致程度方面。以监测为目的的BIM模型，需反映结构形体、力学特征、病害分布、维修方案等，而对倒角、放坡、附属构件详图等信息的要求相对较低。监测阶段的桥梁BIM基本数据大体可分为7类：整体信息包括地理位置、桥梁类型、道路等级、荷载等数据；上部结构信息即主桥结构的上部构件；下部结构信息包括主桥的桥台、桥墩等信息；桥面结构信息即描述桥面的横断面信息等：设计信息包括桥梁设计图

纸、档案编号、设计以及施工单位等：附属设施信息包括桥梁上的照明设施、铺装的各类管道等信息；经济指标信息包括建设费用、材料用量等。对于桥梁的BIM构建，采用参数化的建模方法，三维参数化建模能在保证建模质量的前提下，最大程度地还原设计数据，并且其有建模时间短、过程简单、效率高的特点。

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