路橋測(cè)量中GPS的運(yùn)用

趙林忠

摘要：GPS測(cè)量技術(shù)作為一種新型的測(cè)量技術(shù)，已經(jīng)在工程測(cè)量、地形測(cè)量、路橋測(cè)量等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文主要針對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)在路橋測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行分析和論述，同時(shí)對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)及其工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：路橋；測(cè)量；GPS技術(shù)

一、GPS測(cè)量特征分析

（一）高精度定位

GPS作為一種新興技術(shù)，由于其具有綜合而強(qiáng)大的功能，在很多領(lǐng)域都能夠被廣泛應(yīng)用，在路橋工程中，由于GPS具有高精度定位這一強(qiáng)大特點(diǎn)和功能，也使其在路橋測(cè)量中得以廣泛應(yīng)用。一般雙頻GPS接收機(jī)基線解精度是5mm+1ppm，這種精度已經(jīng)與紅外儀的精度相當(dāng)，并且隨著距離的增加，利用GPS進(jìn)行測(cè)量更具有優(yōu)越性。

（二）觀測(cè)速度快

在路橋工程測(cè)量中利用GPS進(jìn)行測(cè)量，在不大于20公里的短基線上僅僅需要5分鐘左右的觀測(cè)時(shí)間便可進(jìn)行定位，可見其觀測(cè)速度之快。

（三）測(cè)站不需要通視

測(cè)站之間必須通視才能完成測(cè)量工作，這一難題一直困擾著路橋的測(cè)量工作，直到應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)，這一問題才得以被徹底解決。GPS在測(cè)量過程中，測(cè)站之間不需要進(jìn)行通視便可順利完成測(cè)量工作，并且利用GPS進(jìn)行測(cè)量，也可使在選擇測(cè)站時(shí)更加靈活方便。

（四）操作簡(jiǎn)單

在路橋測(cè)量中，由于傳統(tǒng)測(cè)量方法程序較繁瑣，實(shí)際應(yīng)用中相對(duì)麻煩，而GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度較高，在實(shí)際應(yīng)用中秩序要將開關(guān)儀器、量取儀器和監(jiān)視儀器安裝好并使其處于工作狀態(tài)，便可自動(dòng)完成測(cè)量工作，操作起來相對(duì)簡(jiǎn)單。

（五）可全天候作業(yè)

GPS測(cè)量可以在任何地點(diǎn)和任何時(shí)間進(jìn)行，基本上不受氣候和天氣條件的影響和干擾。

二、GPS測(cè)量原理和分類

（一）GPS測(cè)量原理

在實(shí)際測(cè)量中GPS系統(tǒng)只要采用的是高軌測(cè)距方法，觀測(cè)距離主要是觀測(cè)站到GPS衛(wèi)星，對(duì)于距離觀測(cè)量的獲取，采用了兩種方法，分別是偽距測(cè)量和載波相位測(cè)量。其中偽距測(cè)量主要是指GPS衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)傳遞到用戶接收器使用的時(shí)間，利用這種方法獲取距離觀測(cè)量最大的優(yōu)點(diǎn)是其測(cè)量定位需要的時(shí)間短；載波相位測(cè)量主要是指對(duì)有載波多普勒頻移的GPS衛(wèi)星載波信號(hào)和接收器的載波信號(hào)的相位差進(jìn)行測(cè)量，利用這種方法獲取距離測(cè)量最大的優(yōu)點(diǎn)是其測(cè)量具有非常高的精度。利用GPS進(jìn)行的定位測(cè)量主要是通過四顆或更多衛(wèi)星同時(shí)同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航定位測(cè)量。

（二）GPS測(cè)量的分類

人們根據(jù)GPS測(cè)量的原理和GPS本身具備的功能，對(duì)GPS測(cè)量進(jìn)行了科學(xué)分類。GPS測(cè)量主要分為兩種，一種是靜態(tài)定位，另一種是動(dòng)態(tài)定位。靜態(tài)定位是指GPS在某一測(cè)站的觀測(cè)狀態(tài)是靜止的，并且在整個(gè)觀測(cè)過程中捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過程是始終不變的，對(duì)于基準(zhǔn)站和衛(wèi)星上的數(shù)據(jù)進(jìn)行同時(shí)觀測(cè)，接收機(jī)可高精度的測(cè)量GPS信號(hào)傳遞時(shí)間，并且利用GPS衛(wèi)星的位置對(duì)用戶站的三維坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)解算。動(dòng)態(tài)定位是指GPS接收機(jī)對(duì)正在運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行觀測(cè)，在動(dòng)態(tài)定位之前需要對(duì)靜止觀測(cè)進(jìn)行初始化工作，然后流動(dòng)站開始進(jìn)行自行觀測(cè)，并通過與基準(zhǔn)站進(jìn)行同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)采樣點(diǎn)空間位置進(jìn)行確定。

三、GPS在路橋測(cè)量中的應(yīng)用

在路橋測(cè)量工作中，GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用大大提高了路橋測(cè)量質(zhì)量和效率，并進(jìn)一步促進(jìn)了路橋工程施工的發(fā)展。

（一）GPS測(cè)量技術(shù)在路橋平面測(cè)量中的應(yīng)用

一般而言，高架鐵路橋梁工程建設(shè)主要在地勢(shì)起伏較大的復(fù)雜地形地帶施工，而這種復(fù)雜的地形便在很大程度上對(duì)工程施工造成了一定的影響，地形高差大的特點(diǎn)使得工程施工在平面測(cè)量時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度容易受到較大干擾，由此，必須運(yùn)用高精度測(cè)量工具和技術(shù)提高路橋平面測(cè)量精準(zhǔn)度。GPS測(cè)量技術(shù)在路橋平面測(cè)量中的應(yīng)用，首先應(yīng)在GPS施工控制網(wǎng)絡(luò)中找到不同高度地勢(shì)中的相對(duì)較高的分布點(diǎn)，然后對(duì)路橋?qū)嶋H施工情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和測(cè)量，從而保證路橋平面測(cè)量的精準(zhǔn)度。例如，施工部門可以在施工之前選擇好控制點(diǎn)，然后利用GPS技術(shù)對(duì)這些控制點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，最后將觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算，從而保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度。

（二）GPS測(cè)量技術(shù)在路橋放樣測(cè)量中的應(yīng)用

在路橋測(cè)量工作中，相關(guān)部門可利用GPS技術(shù)中的RTK-GPS測(cè)量技術(shù)對(duì)橋位進(jìn)行放樣測(cè)量。在GPS放樣測(cè)量實(shí)際工作中，可首先利用GPS技術(shù)對(duì)施工位置加以確定，避免施工過程中出現(xiàn)差錯(cuò)，例如，在橋梁施工控制網(wǎng)絡(luò)中心的控制點(diǎn)中設(shè)立GPS參考站，同時(shí)設(shè)置2臺(tái)操作站進(jìn)行放樣測(cè)量，由此便可以對(duì)橋位坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，從而確定橋位。應(yīng)用GPS技術(shù)對(duì)橋位進(jìn)行確定，不僅能夠減少路橋施工中的誤差，進(jìn)一步提高測(cè)量的準(zhǔn)確度，也能夠提高路橋放樣測(cè)量質(zhì)量。

（三）GPS測(cè)量技術(shù)在路橋線路的橫斷面和縱斷面測(cè)量中的應(yīng)用

在鐵路橋梁工程施工過程中明確鐵路線路之后，便可使用中線樁點(diǎn)的坐標(biāo)和相應(yīng)軟件對(duì)路線的橫斷面和縱斷面加以確定。實(shí)質(zhì)上，路橋線路中的橫斷面和縱斷面的測(cè)量結(jié)果主要是通過利用GPS技術(shù)對(duì)鐵路橋梁施工進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤來獲取所需的使用數(shù)據(jù)，再將這些數(shù)據(jù)通過GPS測(cè)繪地形圖技術(shù)進(jìn)行采集而得到的。因此應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)來確定路橋線路的橫斷面和縱斷面，避免了測(cè)量人員去現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量橫斷面和縱斷面的工作環(huán)節(jié)，由此測(cè)量工作效率得到大幅度的提高，業(yè)外工作量也隨之減少。除此之外，即使工程施工過程中需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)橫斷面和縱斷面進(jìn)行測(cè)量，也不需要人工測(cè)量，只需要利用動(dòng)態(tài)GPS對(duì)其進(jìn)行定位測(cè)量即可?？傊?，在路橋線路的橫斷面和縱斷面測(cè)量工作中應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比而言，GPS測(cè)量技術(shù)無(wú)論在效率、精度還是在經(jīng)濟(jì)、實(shí)用方面都具有顯著的優(yōu)越性。

（四）GPS測(cè)量技術(shù)在路橋高程控制測(cè)量中的應(yīng)用

在路橋施工過程中，應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)對(duì)高程進(jìn)行測(cè)量，不僅是因?yàn)镚PS測(cè)量技術(shù)具有明顯的高度差優(yōu)勢(shì)，還因?yàn)镚PS測(cè)量技術(shù)可以在無(wú)法進(jìn)行人工測(cè)量時(shí)對(duì)高程進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。此外，GPS測(cè)量技術(shù)測(cè)量出來的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度很高，實(shí)際操作也相對(duì)簡(jiǎn)單，因此，利用GPS測(cè)量技術(shù)對(duì)路橋高程進(jìn)行測(cè)量，在很大程度上節(jié)約了路橋施工中的測(cè)量資源。由于GPS衛(wèi)星覆蓋的范圍較廣，不僅可以對(duì)路橋?qū)嶋H施工情況進(jìn)行實(shí)時(shí)和全面測(cè)量，也能夠?qū)κ┕み^程中出現(xiàn)的誤差及時(shí)作出調(diào)整，從而確保了路橋工程的施工質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，GPS測(cè)量技術(shù)具有高定位精度、測(cè)站無(wú)需通視、觀測(cè)時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，在路橋工程施工中應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)不僅能夠進(jìn)一步提高工程施工測(cè)量精準(zhǔn)度，也能夠促進(jìn)施工質(zhì)量的提高。隨著科技的不斷進(jìn)步，GPS測(cè)量技術(shù)也將會(huì)越來越成熟，GPS測(cè)量技術(shù)在路橋測(cè)量中也將會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

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