GPS在現(xiàn)代橋梁工程測量中的應(yīng)用分析

李 彬

(內(nèi)江市川東工程勘察監(jiān)理咨詢有限公司，四川 內(nèi)江 641003)

對于鐵路、公路來說，必不可少的一部分就是橋梁，針對現(xiàn)代橋梁工程的測繪技術(shù)來說，CPS定位技術(shù)是相當(dāng)常用的。為此，本文重點介紹了全球定位系統(tǒng)在現(xiàn)代橋梁工程測量中的應(yīng)用，從而探索出一種更為有效、更為廣泛的橋梁測量方法。

1 橋梁GPS測量的測量方法

1.1 GPS靜態(tài)測量方法

針對當(dāng)前多種GPS測量方法來說，歷史最為悠久的就是靜態(tài)測量。從上世紀(jì)90年代的初期，這種測量方法就在特大型橋梁工程的平面控制網(wǎng)測量中有所應(yīng)用。GPS靜態(tài)施測橋梁控制點之前，通常的做法就是通過精密三角網(wǎng)或者是精密導(dǎo)線測量來對橋梁基準(zhǔn)點進(jìn)行測量。我們對傳統(tǒng)三角測量和GPS測量方法進(jìn)行了對比后發(fā)現(xiàn)，GPS靜態(tài)測量方法具有的優(yōu)點是比較多的，常見的就有效率高、精度高、受限制的條件少等，所以，在橋梁工程平面控制測量工作中，GPS靜態(tài)相對定位測量方法得到了更加廣泛的應(yīng)用，而變形監(jiān)測工作也是如此。從近幾年的情況來看，這種技術(shù)能夠處理長邊控制網(wǎng)施測精度問題，我們以具體工程作為案例分析，靜態(tài)GPS控制網(wǎng)在杭州網(wǎng)跨海大橋，港珠澳大橋的基準(zhǔn)點測量都有了成功的應(yīng)用。

1.2 GPS實時的動態(tài)差分(RTK)的定位測量

筆者認(rèn)為有必要對這種測量方法的工作原理進(jìn)行介紹，這種定位測量技術(shù)的工作原理就是利用兩臺GPS接收機同時作業(yè)，但是保持一臺固定不能移動，而另一臺可以實時移動，而想得到快速和準(zhǔn)確的定位，就需要這兩臺機器之間的即時數(shù)據(jù)交流而實現(xiàn)。結(jié)合相關(guān)的工作經(jīng)驗來看，利用這種測量方式能夠比較容易將測量的精度實現(xiàn)到厘米級。 當(dāng)前這種技術(shù)在橋梁鉆孔放樣，橋梁水下地形測量、橋梁施工及較寬的定位等方面。在這項技術(shù)之前，常用的方法是全站儀跟蹤方法對目標(biāo)和經(jīng)緯儀交會法和信標(biāo)應(yīng)用測量等。但這些方法存在的問題很多，如精度低、效率低、定位困難等。RTK技術(shù)在現(xiàn)代橋梁施工中應(yīng)用的廣泛程度是最大的，其效率之高和可靠的優(yōu)點也得到了相關(guān)工作人員的認(rèn)可。

1.3 GPS高程擬合技術(shù)

GPS實時的動態(tài)差分(RTK)還有一個比較明顯的優(yōu)點，就是能夠獲取平面坐標(biāo)和高程值，并且可以在同一個時間實現(xiàn)。不過也受到衛(wèi)星分布、高程異常和測區(qū)條件差等條件的限制，導(dǎo)致RTK高程測量沒有得到人們的充分肯定。目前我們需要探討的就是利用各種方式來擬合出精度較高的GPS高程。當(dāng)前取得比較理想的成效就是各地建設(shè)的連續(xù)運行衛(wèi)星定位參考服務(wù)系統(tǒng)，但是這部分網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過精密平差，實施了更加嚴(yán)密的重力模型，能夠在很大程度上解決了高程測量精度的弊端。某些地方是沒有CORS網(wǎng)絡(luò)的，而GPS高程測量應(yīng)該擬合多個分部合理的水準(zhǔn)高程點，這樣的目的就是為了得到較高的GPS擬合高程。從我國當(dāng)前的狀況來看，GPS高程擬合的理論和操作方法與發(fā)達(dá)國家相比還是存在一定的差距，但是在相關(guān)技術(shù)不斷完善和自身硬件條件不斷提升的背景下，高程擬合的精度也取得了不小的進(jìn)步。

2 GPS技術(shù)運用在橋梁建設(shè)中的優(yōu)勢分析

2.1 擺脫了天氣因素的限制

對于陰雨天氣或者惡劣環(huán)境來說，一般的建筑工程測量都難以正常開展工作。但是這種新型的GPS接收機實現(xiàn)了強大的抗干擾能力，GPS測量技術(shù)也擺脫了歷史上的這種困境。除去了障礙物的因素，GPS定位技術(shù)就能夠任何時候任何地點在地球上觀測到超過四顆衛(wèi)星進(jìn)行測量，特別是北斗衛(wèi)星系統(tǒng)和CLONASS系統(tǒng)運作之后，GPS測量技術(shù)也擺脫了從前的看天測量模式。

2.2 排除了通視的障礙問題

傳統(tǒng)利用三角網(wǎng)法進(jìn)行測量，這種方法對于控制點的通視要求是相對較高的，另外對于布點的優(yōu)化也是一件比較困難的工作。利用GPS方法進(jìn)行控制測量的話，需要確保必要點互相通視的前提下，在更加合適的地方選擇好點位，進(jìn)一步將基準(zhǔn)網(wǎng)的質(zhì)量提高。對于RTK測量來說，通視是其中優(yōu)點比較明顯的技術(shù)，盡管部分非關(guān)鍵點遭到破壞，但是測量工作也能正常開展。

2.3 性價比比較高

以前級別比較高的橋梁測量，結(jié)合全站儀的高精度，以便更好地完成測量工作和通視要求的測量者是比較高的。目前，全球定位系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，從價格的角度來看，全球定位系統(tǒng)接收機的價格低于傳統(tǒng)儀器的價格。但是更多情況下GPS測量精度要比全站儀可靠，其作業(yè)效率更加讓人滿意。GPS接受機也在施工單位中廣泛應(yīng)用開來，用其來引導(dǎo)施工作業(yè)，一方面可以加快施工進(jìn)度，另一方面還能夠提高測量的精度，防止高人力成本的消耗，這也是技術(shù)高性價比優(yōu)勢的一種體現(xiàn)。

3 GPS技術(shù)在橋梁測量中的弊端分析

3.1 受到遮擋物的影響程度大

對于橋梁測量來說，遮擋物是不能不提及的話題。常見的遮擋物就有機械設(shè)備、樹木，甚至是橋梁自身，而這些因素就會影響到測量的精度，更為嚴(yán)重的影響就是正常測量工作都不能開展，雖然說，在實際工作中，大部分橋梁測量都可以使用GPS測量技術(shù)，從而獲取理想的定位服務(wù)，但是由于遮擋物的存在，GPS測量方法就難以實現(xiàn)優(yōu)化。這也告訴我們一個道理，某些狀況下單純的GPS定位技術(shù)還是比不上傳統(tǒng)的測量技術(shù)。

3.2 不穩(wěn)定的高程精度

上文提到如何有效獲得高精度GPS高程成果的問題，那么要想得到可靠GPS擬合高程也是一件比較難以實現(xiàn)的工作。通常情況下，GPS高程測量的精度還是令人滿意的，但是如果遇到了遮擋物或者是處在群山峻嶺中橋梁情況的話，高程精度問題就不得不引起我們的重視。當(dāng)前服務(wù)在空間的GPS衛(wèi)星數(shù)量相當(dāng)?shù)亩啵箨懙貐^(qū)就有十幾顆，平面定位精度不會產(chǎn)生較大的問題。但是有一個較為嚴(yán)重的問題需要我們重視，那就是GPS分布的結(jié)構(gòu)不是很理想，這就影響了高程測量的精度。在實際測量中，10多厘米的誤差更為常見，這與工程項目的要求相反。但在全球定位系統(tǒng)擬合中存在一些缺點。輸入的測量坐標(biāo)參數(shù)有偏差，點校正模型是不理想的，它會影響高程測量的精度。例如，三個高程點的校正，如果能夠?qū)崿F(xiàn)三個基本的直線，那么高程模型造成的偏差，會放大直線聯(lián)測的高程點精度數(shù)倍。要有效地處理測量問題，可以考慮實現(xiàn)高性能的全球定位系統(tǒng)接收機的的的的觀測方案的優(yōu)化，綜合了各種測量方法和作業(yè)，所以可以實現(xiàn)一定程度的高度測量精度。

3.3 實時亞厘米的平面定位難以實現(xiàn)

雖然目前在全球定位系統(tǒng)還存在許多不足，但對于普通橋梁工程的測量，它可以滿足。但是，但是要想實現(xiàn)實時亞厘米級的平面定位或有一定的難度。探究原因，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是建筑施工現(xiàn)場的環(huán)境比較復(fù)雜 ，受到遮擋和干擾的影響，GPS接受信號的功能未能充分發(fā)揮，而這種情況下，觀測到的衛(wèi)星數(shù)量就會減少，幾何圖形強度減低，也降低了衛(wèi)星的質(zhì)量。第二，GPS定位技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用，其測量精度也會受到多路徑效應(yīng)的影響。第三，RTK測量自身的定位精度難以保證在1厘米之內(nèi)。但是采用全站儀的話，可以實現(xiàn)1毫米左右的精度，這也是GPS測量技術(shù)難以實現(xiàn)的?，F(xiàn)在測量工程技術(shù)人員作出了各種努力，提高RTK平面定位精度，目前常用的手段就有縮短移動站與基準(zhǔn)站間的距離，采用精度更高的GPS接收機，剔除信號不穩(wěn)定的衛(wèi)星等等。盡管RTK平面定位精度技術(shù)得到了改觀，但是仍然是處于不成熟的階段。

4 結(jié)束語

GPS技術(shù)在現(xiàn)代橋梁工程測量工作中得到了廣泛的應(yīng)用，也促進(jìn)了橋梁工程建設(shè)行業(yè)的發(fā)展。在其不斷完善的過程，受到現(xiàn)代定位技術(shù)發(fā)展的推動，將會對橋梁測量產(chǎn)生更積極的影響。

[1] 林建洪.淺談GPS在現(xiàn)代工程測量中的應(yīng)用[J].門窗，2012，(08)：104，107.

[2] 趙家仁.探討GPS技術(shù)在橋梁工程測量的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2012，(13)：89-90.

[3] 白福岐.現(xiàn)代橋梁工程測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用分析[J].江西建材，2016，(01)：166-167.

[4] 王仲想.GPS技術(shù)在橋梁工程測量中的應(yīng)用探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，(15)：242.