GPS技術(shù)在大型橋梁測(cè)量控制中應(yīng)用探討

桑超杰

摘 要：交通事業(yè)的發(fā)展使橋梁建設(shè)向技術(shù)強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)?，F(xiàn)在，各種大型橋梁已經(jīng)成為我國(guó)交通網(wǎng)絡(luò)的重要樞紐。在大型橋梁建設(shè)中，測(cè)繪是首要任務(wù)，為了能夠保證橋梁質(zhì)量必須使測(cè)量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、真實(shí)。我國(guó)地域條件復(fù)雜，跨江、跨海大橋地質(zhì)條件多樣，對(duì)施工精度和施工工藝都有一定的要求，隨著大型橋梁越來(lái)越多，傳統(tǒng)的測(cè)量手段已經(jīng)難以滿足建設(shè)的需要。探索新的測(cè)量技術(shù)是現(xiàn)代大橋橋梁建設(shè)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；大型橋梁；測(cè)量控制

1 GPS技術(shù)

1.1 GPS技術(shù)特點(diǎn)

傳統(tǒng)的大型橋梁工程測(cè)量控制大多采用經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、全站儀、水準(zhǔn)儀等測(cè)量設(shè)備來(lái)建立測(cè)角網(wǎng)、測(cè)邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)。但是傳統(tǒng)測(cè)量手段工程量大、技術(shù)條件限制多、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、受環(huán)境影響大?，F(xiàn)在大型橋梁的長(zhǎng)度越來(lái)越大，傳統(tǒng)測(cè)量方法已經(jīng)很難滿足測(cè)量控制。因此，適合于大型橋梁建設(shè)的高精度控制測(cè)量和施工測(cè)量的方法應(yīng)運(yùn)而生——GPS技術(shù)。

1.2 GPS技術(shù)優(yōu)勢(shì)

GPS靜態(tài)定位技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)三角測(cè)量方法來(lái)說(shuō)，有精度高、效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于測(cè)量控制中。GPS作業(yè)方式采用靜態(tài)相對(duì)定位模式，根據(jù)技術(shù)要求、衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)表、周圍環(huán)境、交通專門制定觀測(cè)要求。觀測(cè)要嚴(yán)格按照調(diào)度表的規(guī)定時(shí)間進(jìn)行作業(yè)，保證同步觀測(cè)同一組衛(wèi)星。GPS觀測(cè)滿足以下條件：

GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)定位精度精確到1m以內(nèi)，在橋梁測(cè)量控制工程中運(yùn)用廣泛。GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)結(jié)合回聲測(cè)探技術(shù)，可以高效率繪測(cè)橋梁區(qū)域江河湖海的水下地形圖、地質(zhì)特性、流向測(cè)量。而且此種方法相對(duì)于前方交會(huì)定位技術(shù)還有成本優(yōu)勢(shì)和效率優(yōu)勢(shì)。

2 GPS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)以及在橋梁中的應(yīng)用

2.1 具有全球性、全天候、連續(xù)的三位測(cè)速、導(dǎo)航以及高精度定位和授時(shí)能力

全天候連續(xù)作業(yè)，不管刮風(fēng)下雨、陰天黑夜都能進(jìn)行24h全天工作，能夠大幅縮短工期，提高經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)很多大型橋梁都是橫跨長(zhǎng)江，長(zhǎng)江兩岸寬闊、江面多霧，使用傳統(tǒng)的測(cè)量法很難使測(cè)量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，還浪費(fèi)人力、物力。而GPS技術(shù)就很好的避免了這些問(wèn)題，精度范圍能夠精確到毫米。

2.2 GPS技術(shù)具有精度高、效率高

GPS觀測(cè)精度要高于一般常規(guī)測(cè)量手段，基線向量的相對(duì)精度在10-5～10-9之間。在小范圍精密工程定位中，1h以上的定位精度其平面誤差小于1mm，甚至達(dá)到毫米級(jí)精度靜態(tài)相對(duì)定位、亞米級(jí)精度動(dòng)態(tài)定位、毫微秒級(jí)精度時(shí)間測(cè)量。這種精度是傳統(tǒng)測(cè)量方法無(wú)法比擬的。

2.3 觀測(cè)時(shí)間短

GPS在每個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)時(shí)間一般在1～2h左右。GPS系統(tǒng)完善和軟件更新都提高了觀測(cè)時(shí)間，中長(zhǎng)基線相對(duì)靜態(tài)定位僅需15～20min，采用快速靜態(tài)定位辦法，觀測(cè)時(shí)間更短，只需1～2min。

2.4 觀測(cè)形式和處理數(shù)據(jù)自動(dòng)化程度高

采用GPS進(jìn)行控制測(cè)量時(shí)，觀測(cè)過(guò)程和數(shù)據(jù)處理過(guò)程都是高度自動(dòng)化的，跟蹤觀察均由機(jī)器自動(dòng)完成。觀測(cè)中的測(cè)量員只需要安裝并開關(guān)儀器、量取儀器高和觀察儀器工作狀態(tài)，減輕了測(cè)量工作緊張程度和勞動(dòng)程度，減少了人為誤差和粗差發(fā)生的可能性。

3 GPS技術(shù)在橋梁測(cè)量控制網(wǎng)運(yùn)用

大型橋梁施工控制網(wǎng)邊長(zhǎng)較長(zhǎng)、跨度大、橋位兩岸無(wú)法通視，運(yùn)用傳統(tǒng)的橋梁平面控制網(wǎng)布設(shè)成三角網(wǎng)或者導(dǎo)線網(wǎng)，使用經(jīng)緯儀或者全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，需要耗費(fèi)大量人力物力。而在大型橋梁GPS平面測(cè)量控制中測(cè)量方式以高精度靜態(tài)定位相對(duì)定位模式為主，利用GPS接收機(jī)在各測(cè)站實(shí)施靜態(tài)觀測(cè)。實(shí)時(shí)計(jì)算三維坐標(biāo)。當(dāng)結(jié)算結(jié)果變化穩(wěn)定、精度符合設(shè)計(jì)要求，即可結(jié)束觀測(cè)。通常應(yīng)用于控制網(wǎng)加密設(shè)立的橋位控制點(diǎn)要滿足布網(wǎng)要求，也要滿足施工放樣要求。比如上海楊浦大橋，虎門大橋等工程，就利用GPS全球定為技術(shù)測(cè)試首級(jí)平面測(cè)試網(wǎng)，不僅縮短了施工時(shí)間，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)了控制強(qiáng)度和空間定為能力，實(shí)現(xiàn)了控制網(wǎng)測(cè)試的高精度化。

高程控制測(cè)量是按照規(guī)范規(guī)定進(jìn)行跨河水準(zhǔn)測(cè)量，聯(lián)測(cè)兩岸高程。GPS高程擬合控制測(cè)量是GPS過(guò)江高程傳遞的一種方法。在范圍不大的地形平坦區(qū)域，以高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)作為高程擬合起算點(diǎn)，結(jié)合高精度GPS觀測(cè)值，選用適合的高程異常處理模型。比如虎門大橋等。

4 GPS RTK定位測(cè)量

GPS RTK定位測(cè)量能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度測(cè)量，是GPS技術(shù)的新突破，極大提高了外業(yè)作業(yè)效率。還能用于橋梁工程定線放樣、縱橫斷面測(cè)量、橋址地形測(cè)繪和橋梁變形監(jiān)控。

大型橋梁之間高度相差大，就要對(duì)斜拉橋塔斜率進(jìn)行控制。但是這種大型橋梁一般水面距離長(zhǎng)、水位深、橋梁索塔跨度大，采用傳統(tǒng)方式很難精確測(cè)量。江陰長(zhǎng)江大橋長(zhǎng)度為2921m，南北兩塔相對(duì)地面高度最大186.846m。這種特大型高大塔柱對(duì)工程涉及提出了傾斜度不能大于1/3000，幾何尺寸偏差1/1000。這種精度要求給測(cè)量工作增加了難度。

在放樣過(guò)程中傳統(tǒng)測(cè)量方法無(wú)法保證測(cè)量點(diǎn)之間的通視情況，不僅操作不方便，還限制了工程效率，降低了測(cè)量精度。通過(guò)GPS RTK技術(shù)進(jìn)行放樣，在計(jì)算機(jī)中輸入審計(jì)后的點(diǎn)位坐標(biāo)，由測(cè)量人員利用GPS接收機(jī)到相應(yīng)測(cè)量地點(diǎn)即可，GPS接收機(jī)能自動(dòng)提示，操作方便且測(cè)量迅速。通過(guò)坐標(biāo)直接進(jìn)行放樣，精度高，極大的提升了外業(yè)放樣效率，減少了操作人員數(shù)量，降低測(cè)量工作強(qiáng)度。

5 總 結(jié)

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子通訊技術(shù)的進(jìn)步都為GPS技術(shù)在大型測(cè)量控制中的應(yīng)用奠定了身后的基礎(chǔ)。但是現(xiàn)在GPS技術(shù)還需要進(jìn)一步開發(fā)，還有巨大的潛能需要我們一步步去探究。

參考文獻(xiàn)

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