公路橋梁施工控制測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用

楊永

摘要：通常情況下，道路橋梁有著較為復(fù)雜的建設(shè)環(huán)境，在具體勘測過程中，即使選擇的儀器較為合理，但是卻沒有地方安放，這樣測量的準確性就可能出現(xiàn)偏差。GPS 技術(shù)具有一系列的優(yōu)勢，因此得到了較為廣泛的應(yīng)用。通過實踐研究表明，將其應(yīng)用到公路橋梁施工控制測量中，可以顯著提升測量效果。本文首先對GPS 技術(shù)做了概述，然后詳細闡述了GPS 技術(shù)在公路橋梁測量中的應(yīng)用，最后探討了GPS 技術(shù)應(yīng)用于公路控制測量的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；施工控制測量；GPS技術(shù)；RTK；精度

一、GPS 技術(shù)概述

（一）GPS 技術(shù)的技術(shù)機理

GPS 的技術(shù)基礎(chǔ)是衛(wèi)星系統(tǒng)的三維定位功能，其系統(tǒng)組成可以分為兩部分，分別是天空中 24 顆 GPS 衛(wèi)星組成的衛(wèi)星群和地面上主控站、注入站、監(jiān)測站、通信輔助系統(tǒng)共同構(gòu)成的地面監(jiān)控系統(tǒng)。用戶可以通過 GPS 接收機、專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件等設(shè)備連接上述系統(tǒng)，獲取公路控制測量所必須的坐標。由于這些用戶設(shè)備的體積相當小，而且基本沒有太多的使用限制就能獲得精確的數(shù)據(jù)，所以能極大地優(yōu)化公路控制測量的過程和結(jié)果。

（二）GPS 技術(shù)的技術(shù)特征

GPS 技術(shù)應(yīng)用于控制測量時具有多方面的技術(shù)特征，總體來說可以分為如下七種：

第一特征是極高的定位精度，目前常用的雙頻 GPS 接收機在短距離內(nèi)的測

量精度不輸傳統(tǒng)的紅外儀，而且在長距離下的測量精度遠勝紅外儀；第二特征是能提供的坐標具有三維特征，能應(yīng)用于高程測量；第三特征是能實現(xiàn)全天候作業(yè)，不受氣候變化影響；第四特征是測站要求低，不需要彼此通視；第五特征是觀測速度快，觀測時間通常只有半小時左右；第六特征是操作簡單，只要完成選點定位和天線對中，其他如觀測、數(shù)據(jù)處理等步驟都可以通過電子系統(tǒng)自動完成；第七特征是功能全面，除定位導(dǎo)航外還能實現(xiàn)測時、測速等功能，有助于公路工程多方面作業(yè)的聯(lián)動化。

二、GPS 技術(shù)在公路橋梁測量中的應(yīng)用

（一）在控制測量中的應(yīng)用

因為公路和橋梁自身方面的特點，公路橋梁施工控制網(wǎng)邊長通常比較長，尤其是跨越一些大江大河時使用到的特大型公路和橋梁，其更是具有跨度非常大的主要特點，那么這個特點也就給相對傳統(tǒng)的測量方法增加了很大難度。伴隨跨海大橋的研發(fā)和出現(xiàn)，GPS技術(shù)更能夠體現(xiàn)其不可替代的優(yōu)越性，因此運用 GPS 定位方法要比用傳統(tǒng)定位方法進行測量作業(yè)更加具有優(yōu)勢。運用 GPS 定位技術(shù)的靜態(tài)定位法，在進行公路橋梁控制網(wǎng)的測量作業(yè)中，因為其并不受到外界環(huán)境的干擾，因此可以大大縮短了室外作業(yè)的觀測時間，最終顯著提高了工作效率。

（二）在施工測量中的應(yīng)用

1、水中墩交會定位

依照相對傳統(tǒng)的施工技術(shù)手段，對于水中墩的定位測量通常需要采用前方交會技術(shù)進行。但是對于一些有的大橋，其中一些橋址所處的江面比較開闊，因此這會無形中給交會測量帶來了比較大的困難。那么在這種情況之下，采用 GPS 動態(tài)定位技術(shù)（RTK 技術(shù)）便能夠很好地發(fā)揮出了其不可估量的顯著優(yōu)勢。

在此基礎(chǔ)上，RTK（RealTimeKinematic）定位技術(shù)是現(xiàn)階段一種實時動態(tài)的測量與定位技術(shù)，其是以載波相位觀測量技術(shù)為依據(jù)的實時差分 GPS 定位技術(shù)。在公路與橋梁測量作業(yè)中采用上述方法，需要在水中墩定位之時于基準站上安置好一臺 GPS 定位接收機，對于其所有能夠觀測到的 GPS 定位衛(wèi)星還需要進行連續(xù)觀測，并且將其觀測到的數(shù)據(jù)最終通過無線電傳輸?shù)皆O(shè)備中，實時地發(fā)送到在定位船上進行移動觀測（1～3s），最終再傳至 GPS 接收機中，這樣也就

可以實時得出了該點的三維定位坐標，其精度可以達到 2～5cm。

2、在塔柱施工中的應(yīng)用

伴隨當前建筑工程中大型斜拉橋的逐漸出現(xiàn)，因為其造型方面的美觀和輕巧更加能夠適應(yīng)現(xiàn)代化社會發(fā)展的需求，因此越來越多的斜拉橋建筑工程應(yīng)運而生。但是伴隨而來的建筑施工難度也大大地增加了，這也是當前一個亟待解決的問題?，F(xiàn)階段公路橋梁建筑施工技術(shù)日新月異，那么斜拉橋塔柱建筑的高度也正在不斷地增長，這時究竟怎樣控制好塔柱的斜率，也便成為了一個非常重要的問題。

（三）GPS 高程控制測量

GPS 定位技術(shù)可以使用高精度來最終獲取點與點之間的大地高度之差。再一次將它們轉(zhuǎn)化成為適合于當前施工測量作業(yè)的正高度差過程中，作業(yè)人員還需要重點注意大地水準面的異常性更改現(xiàn)象。這類轉(zhuǎn)換由于其重力測量信息等方面因素的影響，一般都采取了 GPS 水準法，運用同名點中的相應(yīng)正高以及 GPS 大地高，通過一系列數(shù)學計算模型取得其相互之間的高度差轉(zhuǎn)換關(guān)系。

（四）工程實例

1、實際工程中的 GPS 平面測量

本文以某高架橋為例。它有著較為復(fù)雜的地質(zhì)條件，地勢低洼，主要是軟土層，厚度在50 m以上；在這樣特殊的地理環(huán)境下，對控制測量提出了較高的要求；利用 GPS 技術(shù)來測量施工地點，在對控制網(wǎng)進行布設(shè)的過程中，就需要科學考察橋梁施工的特點以及施工便道以外的環(huán)境條件。我們利用邊連接的方式來設(shè)計 GPS 控制網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合本工程的具體情況，將 20 對左右的 GPS 施工控制點布設(shè)于現(xiàn)場，在靜態(tài)相對定位中，采用的是接收機。在觀測過程中，有 4 顆以上的同步觀測衛(wèi)星，高度角在 15°以上。本次觀測一共持續(xù)了三天左右，獲得了 400 多條基線。粗差探測過所獲得的觀測基線之后，粗差問題就不會存在。會有幾何圖形形成于衛(wèi)星星座和觀測站之間，強度在 5°以內(nèi)，這樣在 GPS 控制網(wǎng)

中，先驗和后驗獲得基本相等的誤差。

2、GPS 高程控制測量

在測量大地高差時，采用的是 GPS技術(shù)，可以對搞定杜點進行獲取，然后對其轉(zhuǎn)化，就可以將正高值求出來，那么就需要結(jié)合具體情況，來更正大地水準面。

三、GPS 技術(shù)應(yīng)用于公路控制測量的發(fā)展前景

GPS 控制測量在公路工程中的發(fā)展前景是多方面的。

首先，GPS 測量高精度、全天候、無距離限制、無環(huán)境限制的特征令其可以滿足復(fù)雜地形和植被茂密地形的測量作業(yè)，這對山區(qū)公路的控制測量是極為有利的，有助于我國公路網(wǎng)的進一步拓展。

其次，GPS 控制測量全程基本都依賴儀器作業(yè)，這大大抑制了公路控制測量工作中人為因素引起的誤差。只要針對這方面進行進一步的自動化發(fā)展，令放點布網(wǎng)、觀測記錄、數(shù)據(jù)預(yù)處理、平差計算等步驟實現(xiàn)自動聯(lián)動，完全消除人為誤差就有可能實現(xiàn)，令測量質(zhì)量更加完美。

第三，GPS 控制測量的 RTK 技術(shù)模式有很大的應(yīng)用價值，值得進一步應(yīng)用普及。這種技術(shù)應(yīng)用對特定位置的三維空間定位非常準確，能得出精確化、動態(tài)化的空間三維坐標，因此對隧道、橋梁等公路特殊路段的定位布點有非常好的應(yīng)用能效。只要進一步應(yīng)用 GPS-RTK 技術(shù)，點位測量、中樁測量、放樣等工作都能實地實時進行，大大提高工作效率。

第四，GPS 控制測量基本不需要進行野外砍伐等工作，即使有也極其稀少，因此戶外勞動作業(yè)的強度非常低。這使得公路控制測量工作不用再把大量精力花費在勞動作業(yè)上，作業(yè)效率得以大幅提升。通過實際工作經(jīng)驗可知，GPS 控制測量在作業(yè)效率方面超出傳統(tǒng)測量方法三倍，而且隨著 GPS 技術(shù)的不斷優(yōu)化和成熟，GPS 控制測量的作業(yè)效率有進一步提升的傾向。

參考文獻

[1]高俊鵬. GPS在高速公路工程施工測量中的應(yīng)用[J]. 北方交通. 2012（09）

[2]梁會議，劉士寧. GPS-RTK技術(shù)在地籍測量中的應(yīng)用[J].地理空間信息， 2009（04）

[3]顧民貴，徐桂花. GPS在工程施工控制測量中的應(yīng)用[J]. 科技信息. 2008（36）