恶劣环境下，如何为百米级桥梁实现±1mm的实时形变监测与预警？【桥梁结构健康监测, 智能测绘】

1. 桥梁的基本结构与技术要求

桥梁，作为连接两岸、跨越障碍的重要基础设施，其结构复杂且受力精巧。我们可以把一座桥梁想象成一个巨大的、精密的机械装置，它由许多关键部件组成，每个部件都承担着特定的功能。主要结构包括：

• 桥面系： 车辆和行人通行的部分，就像是机械装置的工作台面。

• 上部结构： 如主梁、桁架、拱圈、缆索等，它们是桥梁的主要承重构件，就像机械装置的骨架和肌肉，承受着荷载并将力传递下去。

• 下部结构： 桥墩、桥台、基础等，它们是桥梁的支承，就像机械装置的底座，将所有重量和力最终传递到地下。

这些部件在日常运营中会受到车辆荷载、风力、温度变化、地震等多种外部因素的影响，导致桥梁发生微小的形变。例如，桥面会产生轻微的下挠，主梁会发生弯曲，桥墩可能会沉降，甚至缆索的拉力也会发生变化。这些形变如果超出设计允许的范围，就可能预示着桥梁健康状况出现问题，甚至存在安全隐患。

因此，对桥梁进行安全监测，特别是精确测量其形变，就像定期给精密机械装置做体检一样重要。其技术要求非常高：

• 远距离测量： 许多桥梁特别是大跨度桥梁，监测点可能相距数百米甚至更远，需要在远距离上进行非接触式测量。

• 高精度： 桥梁的形变往往以毫米甚至亚毫米计，要求测量系统具备极高的精度才能捕捉到这些微小变化。

• 恶劣环境适应性： 桥梁多处于户外，常年经受风吹雨打、烈日暴晒、低温冰冻，甚至有盐雾腐蚀等，要求测量设备能在这些极端环境下稳定可靠地工作。

• 实时性： 对于桥梁结构安全，某些形变可能是突发性的，需要实时获取数据，及时预警。

2. 针对桥梁的相关技术标准简介

为了确保桥梁的长期安全运行，我们需要一套科学的方法来评估它的"健康状况"。这就涉及到多种监测参数的定义和评价。

• 位移： 指桥梁结构在荷载作用下或环境影响下，某一点相对于其原始位置发生的空间变化。例如，桥面中部的垂直下挠（垂直位移）或桥墩的水平移动（水平位移）。评价时通常会将实测位移与设计规范中允许的最大位移进行比较，超出限值则可能存在安全问题。

• 挠度： 特指梁、板等构件在弯曲变形后，其轴线或中性面偏离原位置的垂直距离。简单来说，就是桥面“弯下去”的程度。监测挠度可以评估桥梁结构的刚度和承载能力。评价方法通常是对比挠度限值，例如某类型桥梁在特定荷载下，挠度不应超过跨径的1/X。

• 倾斜： 指桥墩、塔架等竖向构件相对于铅垂线发生的角度偏差。就像一根笔直的柱子，如果它开始歪斜，就是倾斜。倾斜监测对于评估桥墩基础沉降或塔架稳定性至关重要。评价通常是根据倾斜角度或倾斜速率来判断是否达到预警等级。

• 振动： 桥梁在车辆荷载、风力或地震等动态作用下产生的周期性晃动。通过测量振动的频率、幅值和阻尼比，可以分析桥梁的动力特性，判断是否存在共振或结构松动等问题。评价通常涉及与桥梁固有频率、设计阻尼比的对比，以及振动加速度是否超标。

• 应变与应力： 应变是材料在受力后发生的相对变形，应力则是材料内部抵抗变形的力。通过在关键部位安装传感器测量应变，可以间接推算出该部位的应力水平，评估结构构件是否超负荷。评价通常是将实测应变/应力与材料的许用应力、屈服强度进行比较。

• 温度： 温度变化是导致桥梁热胀冷缩的主要原因，会引起结构内部应力、位移的变化。监测温度有助于理解桥梁变形的自然规律，并区分由温度引起的形变与由荷载或结构损伤引起的形变。评价通常是根据设计温差对结构影响的理论值进行分析。

这些参数的监测和评价构成了桥梁安全监测的核心，旨在及时发现异常，保障桥梁的运营安全。

3. 实时监测/检测技术方法

3.1 市面上各种相关技术方案

在远距离、恶劣环境下精确测量桥梁形变，市面上存在多种成熟的技术方案，它们各有千秋，适用于不同的监测需求。

3.1.1 激光测距技术

工作原理与物理基础：

激光测距技术是利用激光束作为载体来测量距离的一种非接触式方法。它的基本原理就像我们用手电筒照亮物体，然后根据光线从我们这里出发，碰到物体再回到我们眼中的时间或方式来判断距离。但激光测距远比手电筒复杂和精确。主要分为两种：飞行时间法（Time-of-Flight, TOF） 和 相位差法（Phase Shift）。

1. 飞行时间法（TOF）： 想象一下，我们向远处发射一个非常短促的激光脉冲，这个脉冲以光速（c，大约是每秒30万公里）前进。当它碰到桥梁上的目标点后，会反射回来被传感器接收。传感器会精确地记录下激光从发射到接收所经过的时间（t）。那么，这段距离就可以通过简单的公式计算出来：

   距离 D = (c * t) / 2

   这里的除以2是因为激光走了去和回两次。这种方法就像是计时赛跑，激光跑一个来回，我们计时，然后根据速度算出距离。 对于远距离测量，这种方法比较直观。为了提高精度，现代TOF系统会发射大量脉冲并进行统计平均，同时采用高精度时钟来测量微小的时间间隔。

2. 相位差法（Phase Shift）： 这种方法不直接测量激光的“旅行时间”，而是发射一束经过调制的连续激光波（就像调频广播一样，给光波加上一个有规律的“节奏”）。当这束带有“节奏”的激光碰到目标反射回来时，它的“节奏”会相对于发射时的“节奏”产生一个滞后，也就是相位发生了变化。

   我们可以用一个更形象的例子来理解：想象你在一个长廊的两端，你开始有节奏地喊话（发射），而你的回声（反射）会比你喊出的声音晚一些。你喊话的节奏频率是已知的，通过比较你喊出的声音的“波峰”和回声的“波峰”之间差了多少个“波形片段”（相位差），就能计算出距离。

   数学上，距离 D 可以通过以下公式计算：

   D = (λ * Δφ) / (4π)

   其中，λ 是调制波的波长，Δφ 是发射波和反射波之间的相位差。相位差法通过测量相位差 Δφ 来推算距离。这种方法通常在相对较短的距离内能达到更高的精度，因为测量相位差比测量极短的飞行时间更容易实现高分辨率。

核心性能参数典型范围：

• 测距范围： 通常从几厘米到数百米，高端产品甚至可以达到1000米以上。

• 精度： 激光测量的精度范围较广，从毫米级到厘米级都有。采用相位差法的仪器在近距离可以达到亚毫米级的精度，而飞行时间法在远距离也能保持较高的精度。

• 测量速度： 测量速度根据设备而异，从每秒几次到数百次不等。某些高速系统甚至可以达到千赫兹以上的测量频率。

• 分辨率： 指能够识别的最小距离变化，通常与精度挂钩。

技术方案的优缺点：

• 优点：

  • 非接触式： 不需要物理接触目标，特别适合难以到达或脆弱的桥梁结构。

  • 高精度： 能够实现毫米级的测量精度，一些高端系统甚至可以达到亚毫米级，精确捕捉微小形变。

  • 长距离测量： 某些型号的激光测距仪可应用于数百米甚至更远的大跨度桥梁监测。

  • 响应速度快： 能够快速获取数据，实现实时或准实时监测。

  • 环境适应性强： 现代激光测距仪通常具有良好的IP防护等级，能在恶劣的户外环境（如高温、低温、风雨、日照）下工作。

• 缺点：

  • 受环境因素影响： 强烈的阳光、雾霾、雨雪等会衰减激光信号，影响测量距离和精度。

  • 目标表面要求： 对于反射率极低或透明的表面可能需要特殊的反射目标。

  • 单点测量： 大多数激光测距传感器一次只能测量一个点，如果需要监测大面积形变，需要部署多个传感器或配合扫描机构。

  • 成本： 高精度、长距离的激光测距传感器成本相对较高。

3.1.2 全站仪测量技术

工作原理与物理基础：

全站仪是一种集测角、测距、数据处理于一体的综合测量仪器。它通过结合光电测距（EDM）和高精度角度测量来确定目标点的三维坐标。

1. 光电测距（EDM）： 全站仪通常发射调制过的红外光或激光束，通过测量发射光和反射光之间的相位差或飞行时间来计算距离，原理与上述激光测距的相位差法或TOF法类似。为了提高测距精度，通常会在目标点放置一个反射棱镜来增强信号反射。

2. 高精度角度测量： 全站仪内部有高精度的编码盘，用于测量水平角和垂直角。通过读取这些角度，可以精确确定目标点的方向。

结合EDM测得的距离 D 和测得的水平角 α、垂直角 β，就能通过三角几何原理计算出目标点的三维坐标 (X, Y, Z)。

核心性能参数典型范围：

• 测角精度： 0.5角秒到5角秒（0.15mgon到1.5mgon）。

• 棱镜测距精度： 1.0mm + 1.5ppm到5.0mm + 2ppm（ppm表示百万分之几，与距离成正比的误差）。

• 免棱镜测距精度： 2.0mm + 1.5ppm到10.0mm + 2ppm。

• 测距范围： 棱镜模式下可达数公里，免棱镜模式下数百米到1000米以上。

技术方案的优缺点：

• 优点：

  • 极高精度： 无论是测角还是测距，全站仪都能达到非常高的精度，是工程测量的基准设备。

  • 三维坐标： 可以直接获取目标点的三维坐标，方便进行形变分析。

  • 多功能： 既可以进行点位监测，也可以进行高精度控制测量。

  • 成熟可靠： 经过长期发展，技术非常成熟，抗干扰能力强。

• 缺点：

  • 自动化程度相对低： 传统全站仪需要人工操作瞄准目标，自动化监测需要配备马达驱动和自动目标识别功能。

  • 数据量相对少： 相比激光扫描，全站仪是逐点测量，获取的数据点较少，不适合快速大范围的表面形变监测。

  • 视线要求高： 监测点与仪器之间必须通视，不能有遮挡。

  • 成本： 高精度自动化全站仪价格昂贵。

3.1.3 GNSS/RTK定位技术

工作原理与物理基础：

GNSS (Global Navigation Satellite System) 是一种全球性的卫星导航系统，包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo、中国的北斗等。GNSS/RTK (Real-Time Kinematic) 则是基于GNSS信号的实时差分定位技术，能够将定位精度从米级提高到厘米级甚至毫米级。

其原理是：GNSS接收机接收来自多颗卫星发射的信号，根据信号到达接收机的时间差来计算接收机与卫星之间的距离。但仅仅依靠卫星信号会存在误差，为了消除这些误差，RTK技术引入了一个或多个已知精确坐标的基准站。基准站会实时计算它接收到的卫星信号误差，并将改正数发送给移动站（即安装在桥梁上的监测设备）。移动站在接收到卫星信号的同时，也接收基准站的改正数，从而在实时动态条件下获得厘米级甚至毫米级的定位精度。

核心性能参数典型范围：

• 水平定位精度： 通常为8mm + 0.5ppm RMS到15mm + 1ppm RMS。

• 垂直定位精度： 通常为15mm + 0.5ppm RMS到30mm + 1ppm RMS。

• 信道数： 支持多星座多频率接收，信道数越多，信号接收能力越强，定位越稳定，一般在数百个信道。

• 倾斜补偿： 部分高级GNSS接收机结合IMU（惯性测量单元）技术，可在测杆倾斜状态下进行测量，提高测量效率和复杂环境适应性。

技术方案的优缺点：

• 优点：

  • 大范围监测： 适用于大型桥梁或桥群的整体形变监测，无需视线通畅。

  • 自动化程度高： 可实现全天候、实时、自动化的连续监测。

  • 三维位移： 直接提供监测点的三维坐标信息。

  • 不受天气影响小： 相较于光学测量，GNSS信号受雾霾、雨雪等影响较小（但强雷暴、树叶遮挡等仍有影响）。

• 缺点：

  • 垂直精度相对较低： 通常垂直方向的定位精度略低于水平方向。

  • 易受遮挡影响： 在高楼、山区、桥下等卫星信号易被遮挡的环境下，定位精度和稳定性会下降。

  • 数据处理复杂： 需要专业的软件进行数据解算和分析。

  • 成本较高： 一套高精度RTK系统（包括基准站和移动站）成本较高。

3.1.4 激光扫描技术

工作原理与物理基础：

激光扫描技术，通常指三维激光扫描仪（也称为激光雷达），它在激光测距技术的基础上，增加了扫描机构。其基本原理是利用激光束进行测距（同样采用飞行时间法或相位差法），并通过内部的旋转或摆动机构，快速改变激光束的发射方向，从而在短时间内对目标表面进行密集点的逐点距离测量。这些密集的距离测量点，结合对应的角度信息，就构成了目标物体的三维点云数据。

想象一下，你拿着一个激光测距仪，但它能像探照灯一样快速地转动，同时不断地测量它照到的每一个点的距离。把这些距离和每个点的方向记录下来，就能在电脑里“画出”整个物体的三维形状。

核心性能参数典型范围：

• 测距范围： 从几十米到数百米，一些远程扫描仪可达上千米。

• 测距精度： 从毫米级（如0.3mm）到厘米级（如5mm）。

• 点测量速率： 从几十万点/秒到数百万点/秒，极大地提升了数据采集效率。

• 视场角： 水平方向可达360°，垂直方向可达100°至320°。

• 内置相机： 部分扫描仪集成HDR彩色相机，可为点云数据添加真实的色彩信息。

技术方案的优缺点：

• 优点：

  • 快速获取三维数据： 能在短时间内获取大范围、高密度的三维点云数据，完整记录桥梁的几何形态。

  • 非接触式： 避免了对桥梁结构的干扰。

  • 高分辨率： 能够发现传统方法难以察觉的细微变形、裂缝或表面缺陷。

  • 数字化建模： 为BIM（建筑信息模型）和竣工模型创建提供基础数据。

• 缺点：

  • 数据量巨大： 点云数据量庞大，需要强大的计算能力和专业的软件进行处理和分析。

  • 精度受环境影响： 与单点激光测距类似，受天气（雨雪雾）、目标反射率、光照等因素影响。

  • 设备成本高： 高性能三维激光扫描仪价格昂贵。

  • 形变分析需专业知识： 从点云数据中提取形变信息需要专业的软件和工程师。

3.2 市场主流品牌/产品对比

这里我们选取四种具有代表性的测量产品及品牌进行对比，它们在路桥工程远距离测量领域各有专长。

1. 瑞士徕卡测量系统

   • 采用技术： 全站仪技术（光电测距结合高精度角度测量）。

   • 产品特点： 瑞士徕卡作为测量领域的佼佼者，其全站仪产品以极高的测量精度和稳定性著称。例如Leica Nova TS60型号，测角精度高达0.5角秒，棱镜测距精度1.0mm + 1.5ppm，免棱镜测距范围超过1000米。它通过精密的光学、电子和机械系统，实现对目标点的精准定位。

   • 应用优势： 适用于严苛的工程测量、高精度控制点布设、大型结构变形监测，是路桥施工和维护中不可或缺的基准测量设备，特别适合对关键点位进行长期高精度监测。

2. 英国真尚有

   • 采用技术： 激光测距技术。

   • 产品特点： 英国真尚有LCJ系列激光测距传感器，测量范围从0.05米至500米，精度可达±1mm。该系列传感器采用坚固的金属外壳，防护等级达到IP65，工作温度范围为-40℃至+60℃，部分型号还具备测量高温物体表面距离的能力，最高可测1550℃。此外，该系列传感器还提供多种串行接口（RS232，RS485，RS422，SSI和USB）以及模拟输出和可编程数字输出。

   • 应用优势： 英国真尚有LCJ系列激光测距传感器适用于重工业和户外应用，尤其擅长在深色表面（低反射率）和有太阳辐射的室外环境中进行测量，可用于桥梁的局部挠度、伸缩缝位移等精确、实时的单点或多点形变监测。

3. 奥地利力格

   • 采用技术： 激光扫描技术（高精度激光脉冲飞行时间法）。

   • 产品特点： 奥地利力格的激光扫描仪，如VZ-400i型号，采用高精度激光脉冲飞行时间法，能够实现0.5米至800米的测距范围，标准偏差测距精度为5毫米@100米。它具备极高的点测量速率（最高600,000点/秒）和宽广的视场角（360°水平/100°垂直），能够快速获取目标区域的三维点云数据。

   • 应用优势： 适用于对桥梁整体或大面积结构进行快速、非接触式三维数据采集，从而进行结构变形监测、竣工模型创建、净空分析以及表面缺陷的批量检测，提供宏观和微观的结构健康评估。

4. 美国天宝

   • 采用技术： GNSS/RTK定位技术（卫星定位结合惯性测量单元倾斜补偿）。

   • 产品特点： 美国天宝的GNSS接收机，如Trimble R12i，以其卓越的RTK性能著称。它能够接收多星座卫星信号，实现8mm + 0.5ppm RMS的水平定位精度和15mm + 0.5ppm RMS的垂直定位精度。其独特的IMU倾斜补偿技术允许在测杆倾斜状态下准确测量，提高作业效率，支持多达672个信道。

   • 应用优势： 是路桥工程中高效建立施工控制点、轴线放样和竣工测量的理想选择。在桥梁形变监测中，特别适合监测桥梁的整体沉降、水平位移以及大范围结构的长期动态变形，尤其在需要获取结构绝对三维位置信息时表现突出。

3.3 选择设备/传感器时需要重点关注的技术指标及选型建议

选择合适的监测设备，就像给桥梁配备最合适的体检仪器，需要仔细考量其“特长”是否符合桥梁的“病情”和“体质”。以下是几个关键技术指标及其选型建议：

• 测量范围： 指设备能测量的最大和最小距离。

  • 实际意义： 如果桥梁跨度大，监测点之间距离远，就需要长测量范围的设备。如果设备测量范围不够，就需要增加传感器数量或寻找其他方案。

  • 选型建议： 对于大跨度桥梁的远距离监测（如百米至千米级），应优先选择测量范围大的激光测距传感器、全站仪或激光扫描仪。对于GNSS，覆盖范围则由基准站覆盖范围决定。

• 测量精度： 指测量结果与真实值之间的符合程度，通常用“±X毫米”表示。

  • 实际意义： 桥梁形变往往非常微小，毫米级甚至亚毫米级的精度对于发现早期损伤至关重要。精度不足可能导致监测数据失真，无法准确判断结构状态。

  • 选型建议： 对于桥梁关键部位（如主梁挠度、伸缩缝位移）的精细化变形监测，应选择精度至少在±1mm及以内的激光测距传感器或高精度全站仪。对于整体位移趋势监测，GNSS的厘米级精度可能也足够。

• 测量速度（响应频率）： 指设备每秒能进行多少次测量。

  • 实际意义： 某些桥梁（如斜拉桥）在风荷载作用下会发生高频振动，或者车辆通过时会产生瞬时形变。测量速度慢的设备可能无法捕捉到这些动态变化。

  • 选型建议： 对于需要捕捉桥梁动态响应或振动特性的监测，如风致振动、车辆荷载瞬态形变，应选择测量速度高的激光测距传感器或具有高采样率的GNSS设备。对于长期静态变形监测，较低的测量频率即可。

• 环境适应性（防护等级、工作温度）： 包括设备的防尘防水等级（IP等级）、工作温度范围等。

  • 实际意义： 桥梁多位于户外，常年暴露在恶劣天气下，如高温酷暑、严寒冰冻、大风沙尘、雨雪侵蚀。设备的防护能力不足，容易导致故障，影响监测的连续性和可靠性。

  • 选型建议： 必须选择具备高IP防护等级（如IP65及以上）和宽广工作温度范围（如-40℃至+60℃）的工业级设备。对于特殊高温环境（如钢铁厂附近的桥梁），还需考虑设备对高温的耐受能力，或是否可配备冷却装置。

• 接口类型： 指设备支持的数据输出和通信方式（如RS232、RS485、以太网、模拟量输出等）。

  • 实际意义： 传感器需要将测量数据传输到数据采集系统或控制中心。合适的接口类型决定了数据传输的便捷性、距离和稳定性。

  • 选型建议： 考虑到远距离传输和多传感器组网，RS485、以太网接口更为适用；对于需要与PLC或其他工业控制系统集成，模拟量输出和数字输出（DO）也很重要。

• 功耗与供电方式： 设备的耗电量以及是市电供电、电池供电还是太阳能供电。

  • 实际意义： 在偏远地区或难以布设市电的桥梁，设备的功耗和供电方式直接影响部署成本和维护工作量。

  • 选型建议： 优先选择低功耗设备，并考虑搭配太阳能供电或大容量电池组，以满足长期无人值守监测的需求。

3.4 实际应用中可能遇到的问题和相应解决建议

在桥梁形变监测的实际应用中，即使选择了最好的设备，也可能遇到各种“水土不服”的问题，就像再好的运动员也可能遇到赛场上的突发状况。

• 环境干扰问题：

  • 原因与影响：

    • 强日光： 尤其在户外，强烈的太阳辐射可能与激光束波长接近，干扰激光接收器，导致测量失准或无法测量，就像想在阳光下看清手电筒光束一样困难。

    • 雾、雨、雪、沙尘： 这些颗粒物会吸收、散射激光或GNSS信号，减弱信号强度，缩短测量距离，降低精度，甚至导致测量中断，就像雾天开车视线模糊一样。

    • 热气流（海市蜃楼效应）： 在炎热天气下，空气密度不均导致光线折射，使激光束产生抖动或弯曲，影响测距精度，尤其在长距离测量时更为明显。

  • 解决建议：

    • 选择抗强光能力强的设备： 现代激光测距传感器通常会采用窄带滤光片、脉冲编码等技术来抑制环境光干扰。

    • 加装防护罩或吹扫装置： 对于激光测距仪和激光扫描仪，在恶劣天气下可加装带有加热除雾功能的防护罩，或使用压缩空气吹扫视窗，保持光学路径清洁。

    • 多传感器冗余布置： 在关键位置部署多个传感器，或采用不同原理的传感器互补监测，提高数据可靠性。

    • GNSS接收机： 选择多频多模的GNSS接收机，提高在复杂环境下的信号接收和解算能力。

• 目标表面特性问题：

  • 原因与影响：

    • 反射率低： 深色或粗糙的桥梁表面会吸收大部分激光能量，导致反射信号弱，测距距离缩短，甚至无法测量。

    • 振动或晃动： 如果目标点本身处于振动状态，可能导致激光束无法稳定锁定，或测量结果包含目标自身的振动噪声。

  • 解决建议：

    • 粘贴反射目标： 对于激光测距仪和全站仪，可以在监测点粘贴专用的反光板或棱镜，显著增强反射信号。

    • 选择宽适应性设备： 某些激光测距传感器具备在低反射率表面进行测量的能力。

    • 数据后处理： 对于有振动噪声的数据，可以通过数字滤波等方法进行平滑处理。

• 供电与数据传输问题：

  • 原因与影响：

    • 偏远地区供电困难： 桥梁多位于野外，难以接入市电，传感器无法长期稳定工作。

    • 传输距离远、信号衰减： 监测点与数据中心距离遥远，有线传输线缆长，信号衰减大，无线传输易受干扰。

  • 解决建议：

    • 采用太阳能供电系统： 配备太阳能电池板和蓄电池，实现设备的自给自足。

    • 低功耗设备： 选用低功耗的传感器，延长电池续航时间。

    • 多种通信方式： 结合有线（光纤、RS485）和无线（4G/5G、LoRa、Wi-Fi）通信，根据现场环境选择最优方案。对于远距离，RS485和光纤是更稳定的选择；无线则需考虑信号强度和抗干扰能力。

• 传感器安装稳定性问题：

  • 原因与影响：

    • 安装基座变形或晃动： 传感器安装在不稳定的支架或易受风力影响的结构上，其自身位置变化会被误判为桥梁变形。

    • 传感器松动： 长期振动或风力可能导致传感器固定螺丝松动，影响测量基准。

  • 解决建议：

    • 坚固的安装支架： 将传感器安装在远离振动源、基础牢固的稳定基座上，例如混凝土墩柱或专门设计的钢结构支架。

    • 定期检查与维护： 定期检查传感器的安装状况，紧固螺丝，校准设备，确保其测量基准的稳定性。

4. 应用案例分享

• 大跨径桥梁主缆索力与塔柱位移监测： 在斜拉桥或悬索桥上，高精度激光测距传感器可远距离监测桥塔顶部的水平位移，确保其在风荷载下的稳定性；同时也可监测主缆的相对长度变化，结合力学模型评估索力。

• 桥梁挠度与沉降实时监测： 在桥梁关键跨径底部安装激光测距传感器，持续测量桥面相对于地面的垂直距离，实时获取桥梁的挠度变化，当挠度超出预警值时及时发出警报。GNSS/RTK系统则能提供桥梁整体的绝对沉降数据。

• 桥梁伸缩缝和支座位移监测： 在桥梁的伸缩缝两侧安装激光测距传感器，精确测量伸缩缝的开合度，以及桥梁支座在温度变化和荷载作用下的水平位移，评估其功能状态。

• 桥梁裂缝和表面缺陷扫描： 利用三维激光扫描技术，可以快速获取桥梁墩柱、箱梁等表面的高精度点云数据，通过后期处理和比对不同时期的点云，精确识别并量化裂缝、剥落等表面缺陷的尺寸和发展趋势。

• 施工阶段桥梁形变控制： 在桥梁施工过程中，例如悬臂浇筑、斜拉索张拉等关键环节，通过全站仪或GNSS/RTK系统对施工过程中的结构高程、线形进行实时监测，确保施工精度符合设计要求，避免累积误差。