關(guān)于GPS技術(shù)在道橋工程測(cè)量中應(yīng)用的探討

劉煒杰

【摘要】GPS作為一項(xiàng)重要的測(cè)量技術(shù)，在道橋工程測(cè)量中發(fā)揮著不可比擬的優(yōu)勢(shì)。GPS（全球定位系統(tǒng)）是美國研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是在現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展中隨之興起的一種先進(jìn)的導(dǎo)航定位技術(shù)。在道橋施工中應(yīng)用GPS技術(shù)可對(duì)其進(jìn)行精確的定位?？梢杂行У奶岣叩缆窐蛄菏┕み^程中的測(cè)量數(shù)據(jù)，減少施工中出現(xiàn)的誤差。本文簡述了GPS測(cè)量原理、、GPS工程測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)GPS的優(yōu)越性，對(duì)GPS技術(shù)在道路橋梁施工控制測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了探討分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】GPS技術(shù)；道橋工程；測(cè)量；應(yīng)用

一、GPS技術(shù)測(cè)量原理

GPS系統(tǒng)主要是采用高軌測(cè)距，其基本觀測(cè)為觀測(cè)站至GPS衛(wèi)星之間的距離，主要采用兩種方式來獲取距離觀測(cè)量，即偽距測(cè)量和載波相位測(cè)量。偽距測(cè)量是指測(cè)量GPS衛(wèi)星所發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)到達(dá)用戶接收器所用的傳播時(shí)間，其測(cè)量定位速度非常快；而載波相位測(cè)量是測(cè)量有載波多普勒頻移的GPS衛(wèi)星載波信號(hào)和接收器所產(chǎn)生的參考載波信號(hào)之間的相位差，其測(cè)量定位精度很高。GPS定位則是通過4顆或以上的衛(wèi)星同時(shí)進(jìn)行偽距或相位測(cè)量，從而推算出接收機(jī)的三維位置。

二、GPS工程測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)

（1）、操作簡便。GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度很高，目前GPS接收機(jī)已趨小型化和操作傻瓜化，觀測(cè)人員只需將天線對(duì)中、整平，量取天線高，打開電源即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)，利用數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理即求得測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)。而其他觀測(cè)工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測(cè)等均由儀器自動(dòng)完成。

（2）、精確定位。一般而言，紅外儀的測(cè)量精度為5mm+5ppm左右，而GPS的測(cè)量精度已經(jīng)能夠達(dá)到紅外儀水平。但GPS的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在遠(yuǎn)距離測(cè)量方面，距離越遠(yuǎn)，精度越高。例如，在基線小于50km時(shí)，精度在12*10-6左右，但當(dāng)基線在100m-500m之間時(shí)，精度能夠達(dá)到10-6-10-7。

（3）、提供三維坐標(biāo)。GPS測(cè)量在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的同時(shí)，可以精確測(cè)定觀測(cè)站的大地高程。

（4）、自動(dòng)化。隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)如今這種技術(shù)已經(jīng)讓數(shù)據(jù)信號(hào)接收機(jī)越來越小，設(shè)備不斷改進(jìn)、優(yōu)化，已經(jīng)能夠方便測(cè)量人員攜帶。儀器觀測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，只需要采用相關(guān)軟件就能夠達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)的處理效果，自動(dòng)計(jì)算出三維坐標(biāo)。

三、GPS技術(shù)的優(yōu)越性

GPS在不同工程領(lǐng)域中能夠得到廣泛應(yīng)用的主要原因是由于其具有很強(qiáng)的優(yōu)越性。首先GPS的應(yīng)用可以合理提升定位精度，通過大量實(shí)踐證明，在GPS的應(yīng)用過程中載波相位測(cè)量的可以進(jìn)行極高的工程精密定位，并且可以在觀測(cè)過程中將平面位置誤差減少到lmm以下，同時(shí)其整體觀測(cè)時(shí)間較短。例如目前在許多工程中GPS的運(yùn)用可以促使靜態(tài)相對(duì)定位工作在20min之內(nèi)得以完成，并且快速靜態(tài)定位可以在2min之內(nèi)完成、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位每站觀測(cè)1一2s就可完成，從而很好的促進(jìn)了需要快速進(jìn)行工程的有效進(jìn)行。除此之外，GPS的應(yīng)用可以促使測(cè)站間無需通視，這也是GPS技術(shù)優(yōu)于常規(guī)測(cè)量方式的最大優(yōu)點(diǎn)之一，并且可以極大程度地減少測(cè)量作業(yè)所需消耗的時(shí)間與費(fèi)用，同時(shí)也能促使選點(diǎn)工作變得更加靈活，操作更加簡便。另外GPS的應(yīng)用可以有效提升相關(guān)工作的自動(dòng)化程度。例如在進(jìn)行某些工程觀測(cè)時(shí)，測(cè)量人員通過GPS技術(shù)的應(yīng)用可以使得野外測(cè)量工作變得更加便捷，同時(shí)能夠更好地進(jìn)行全球全天候測(cè)量，這一優(yōu)越性也是GPS技術(shù)得以廣泛應(yīng)用的重要原因之一。

四、GPS技術(shù)在道路橋梁施工控制測(cè)量中的應(yīng)用

GPS技術(shù)因?yàn)榫珳?zhǔn)度在道路橋梁施工控制測(cè)量中發(fā)揮了重要的作用，提高了道路橋梁的施工技術(shù)，促進(jìn)了道路橋梁施工的發(fā)展。下面根據(jù)某地一個(gè)高架橋的道路橋梁施工案例，對(duì)GPS技術(shù)在道路橋梁施工控制測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1、GPS技術(shù)在道路橋梁施工中的放樣測(cè)量.GPS技術(shù)的應(yīng)用過程中，還有一項(xiàng)重要的作用就是利用RTK—GPS測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋位的放樣測(cè)量。在實(shí)際的道路橋梁施工過程中，應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行放樣測(cè)量，可以對(duì)施工位置進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)記，減少施工中出現(xiàn)的誤差。例如，在橋梁施工控制網(wǎng)絡(luò)中心的控制點(diǎn)中建立GPS參考站，設(shè)置2臺(tái)操作站進(jìn)行放樣測(cè)量，在控制器中對(duì)橋位的坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比和調(diào)整，保證施工橋位的正確性。利用這種方法，在實(shí)際的道路橋梁施工過程中，有效的減少了施工的誤差，提高了施工的精準(zhǔn)性，保證了施工的質(zhì)量。因此，這種方法在道路橋梁施工中得到了廣泛的應(yīng)用。

2、GPS技術(shù)在道路橋梁施工中的平面測(cè)量.通常的高架橋道路橋梁施工過程中，地形條件主要是地勢(shì)起伏、高差大，對(duì)實(shí)際的施工造成了一定的影響。在進(jìn)行施工的平面測(cè)量的時(shí)候，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度要求就比較高。應(yīng)用GPS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工的平面測(cè)量，需要先在GPS施工控制網(wǎng)絡(luò)中，找出施工地形中不同的相對(duì)較高的分布點(diǎn)。這樣有利于對(duì)施工的情況，進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和測(cè)量。例如，施工部門可以先選取施工控制點(diǎn)，利用先進(jìn)的設(shè)備對(duì)這些控制點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，得出數(shù)據(jù)后進(jìn)行實(shí)際測(cè)算，保證測(cè)量的數(shù)據(jù)處于誤差范圍內(nèi)。

3、GPS技術(shù)在道路橋梁施工中的線道橫斷面與縱斷面測(cè)量。在道橋工程中，確定道路中線后，通過利用中線樁點(diǎn)坐標(biāo)和繪圖軟件來給出道線橫斷面及各樁點(diǎn)的縱斷面。由于所有使用的數(shù)據(jù)都是利用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS技術(shù)在測(cè)繪地形圖時(shí)所采集而來，所以勿需再去現(xiàn)場測(cè)量橫、縱斷面，從而大大提高了工作效率，減少外業(yè)工作量。此外，如果還需要對(duì)現(xiàn)場斷面進(jìn)行測(cè)量，也可以采用動(dòng)態(tài)GPS進(jìn)行定位測(cè)量。在此項(xiàng)測(cè)量過程中，GPS測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比較，其效率、精度、實(shí)用和經(jīng)濟(jì)等各方面都具有很明顯的優(yōu)勢(shì)。

4、GPS技術(shù)在道路橋梁施工中的高程控制測(cè)量.在道路橋梁施工過程中，應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，主要是因?yàn)镚PS具有較強(qiáng)的高度差優(yōu)勢(shì)，可以在不能直接進(jìn)行人工測(cè)量的時(shí)候，利用高度差進(jìn)行測(cè)量。而且，應(yīng)用GPS技術(shù)測(cè)量出的數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)度比較高，測(cè)量方法也比較簡單，節(jié)約了大量的道路橋梁施工中的測(cè)量資源。GPS的分布比較廣泛，可以對(duì)施工的實(shí)際地形進(jìn)行全方位的測(cè)量，及時(shí)的對(duì)出現(xiàn)的誤差作出調(diào)整，可以保證施工質(zhì)量。例如，在本次高架橋施工過程中，因?yàn)榈叵喾矫娴脑?，不適合直接進(jìn)行測(cè)量。因此，需要應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行高程控制測(cè)量。根據(jù)地形的影響，可以把地形改正的曲面擬合法誤差設(shè)置為±8mm，設(shè)置外部的符合精度為±7mm，確保所有的測(cè)量數(shù)值誤差都處于規(guī)定的范圍內(nèi)，可以提高測(cè)量的精度，保證施工的質(zhì)量。

結(jié)束語

GPS測(cè)量技術(shù)具有精確度高、速度快、節(jié)省人力成本等各方面優(yōu)勢(shì)，其技術(shù)已普遍應(yīng)用于我國道路橋梁測(cè)量，大大降低了人力、物力和財(cái)力，從而有效的促進(jìn)我國道橋行業(yè)的健康發(fā)展。

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