GPS在路橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

徐放

摘 要：因?yàn)镚PS在靜態(tài)相對定位中具有精度高、全天候、無需通視等優(yōu)勢，路橋在投入使用后，通過GPS對其變形狀態(tài)予以監(jiān)測，可以為運(yùn)營管理企業(yè)提供可靠的監(jiān)測參數(shù)。

關(guān)鍵詞：GPS；路橋設(shè)計(jì)；應(yīng)用

通過GPS對工程變形予以實(shí)時(shí)監(jiān)測，此方法能夠處理變形體問題，因陽光、風(fēng)力以及外界因素作用，在某一階段，它們之間存在的相關(guān)性是相對的，較之參考基準(zhǔn)點(diǎn)則為絕對位移。文章將以GPS在路橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作為切入點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上予以深入的探究，相關(guān)內(nèi)容如下所述。

1 全球定位系統(tǒng)基本概念

全球定位系統(tǒng)通常簡稱GPS，又稱全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，此系統(tǒng)是一個(gè)中距離圓型軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。其能偶為地球表面絕大部分地區(qū)提供準(zhǔn)確的定位、測速以及高精度的時(shí)間指標(biāo)。全球定位系統(tǒng)通過美國國防部研制并予以維護(hù)，能夠滿足位于全球任何地方以及近地空間的軍事用戶連續(xù)精確的確定三維區(qū)域、三維運(yùn)動(dòng)以及時(shí)間的需要。全球定位系統(tǒng)涵蓋太空中的二十四顆全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星；地面上一個(gè)主控站、三個(gè)參數(shù)注入站與五個(gè)監(jiān)測站及作為用戶端的全球定位系統(tǒng)接收設(shè)備。最少只需其中三顆衛(wèi)星，就可以第一時(shí)間迅速確定用戶端在地球上所處的方位與海拔高度；所能收聯(lián)接到的衛(wèi)星數(shù)越多，解碼所得的位置就越精準(zhǔn)。

GPS即全球定位系統(tǒng)，此系統(tǒng)通常通過空間星座、地面控制以及用戶端等部分構(gòu)成。空間星座部分主要是由二十四（21+3）顆衛(wèi)星所構(gòu)建，二十一工作衛(wèi)星，另外三個(gè)備用衛(wèi)星所構(gòu)建全球定位系統(tǒng)星座。二十四顆衛(wèi)星平均分布在六個(gè)軌道，平均每個(gè)軌道有四顆。依附于時(shí)間及地點(diǎn)的差異，通常至少有4個(gè)能夠被看到，多的時(shí)候高達(dá)十一個(gè)。全球定位系統(tǒng)信號導(dǎo)航定位，要計(jì)算點(diǎn)的縱橫及高程，至少四個(gè)全球定位系統(tǒng)定位衛(wèi)星可用。因?yàn)榈乩砑碍h(huán)境因素問題，在和別區(qū)域可能無法測出精準(zhǔn)的坐標(biāo)，此時(shí)間即“間隙段”。此差距段無法影響多數(shù)全球定位系統(tǒng)。3個(gè)備用衛(wèi)星，依附于指示，若需要的情況下可以更換存在異常的衛(wèi)星，因此深化工作有效性及穩(wěn)定性。地面監(jiān)控通過分布在地球各區(qū)域的六個(gè)地面站所構(gòu)建，涵蓋了衛(wèi)星監(jiān)測站、主控站以及備用主控站等。地面監(jiān)控主要任務(wù)為搜集從衛(wèi)星傳輸?shù)男畔ⅲ瑫r(shí)計(jì)算衛(wèi)星星歷、相對距離，同時(shí)可以體現(xiàn)大氣相關(guān)參數(shù)。用戶設(shè)備即全球定位系統(tǒng)接收設(shè)施，是特制的無線電接收設(shè)備。設(shè)備的功能是接收衛(wèi)星導(dǎo)航所產(chǎn)生的信號，同時(shí)對接收的衛(wèi)星信號予以處理，因此獲取相應(yīng)參數(shù)，以明確區(qū)域。依附于差異化用戶所需的功能，要匹配相應(yīng)的全球定位系統(tǒng)接收機(jī)。性能構(gòu)架、大小以及造價(jià)也存在較大的差異。舉例說明，航海合航空所喜擇取的導(dǎo)航型接收設(shè)備，要具備與存儲(chǔ)量相互通訊的功能，由于內(nèi)部存有電子導(dǎo)航圖等信息；測地用的接收機(jī)需要具備一定的精度，同時(shí)可以及時(shí)搜集并存儲(chǔ)參數(shù)；而軍用的接收設(shè)備，要設(shè)置解碼系統(tǒng)，若用于地面部隊(duì)則需要較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性。

2 全球定位系統(tǒng)在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)大多用于路橋的控制測量環(huán)節(jié)，能夠構(gòu)建較好的網(wǎng)形，可以深化定位的精準(zhǔn)度，而且對以往檢測的支點(diǎn)也具有較高的穩(wěn)定性。首先通過傳統(tǒng)測量舉措構(gòu)建高精度的邊角網(wǎng)，在此基礎(chǔ)上通過全球定位系統(tǒng)對此邊角網(wǎng)予以檢測，全球定位系統(tǒng)的檢測網(wǎng)的精度為毫米。

2.1 全球定位系統(tǒng)靜態(tài)相對定位在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)靜態(tài)相對定位的常規(guī)舉措即，把一臺全球定位系統(tǒng)接收設(shè)備放置于已知坐標(biāo)點(diǎn)；再通過另一臺全球定位系統(tǒng)接收設(shè)備放置于未知坐標(biāo)點(diǎn)，此過程要確保相關(guān)接收設(shè)備的穩(wěn)定性，同步連續(xù)觀測相同的全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星星座，用以獲取未知點(diǎn)相對于已知點(diǎn)的坐標(biāo)差，因此通過已知點(diǎn)，推算未知點(diǎn)坐標(biāo)。因?yàn)橛枰赃B續(xù)觀測，因此可以獲取很多觀測參數(shù)，因此定位精度較高。全球定位系統(tǒng)靜態(tài)相對定位是一類相對經(jīng)典的精密定位方法，起初僅用于橋梁工程平面控制網(wǎng)的測量。較之常規(guī)的測量模式，其特點(diǎn)為效率高、精度高，所以，全球定位系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于路橋工程的平面控制測量及變形監(jiān)測。

2.2 全球定位系統(tǒng)動(dòng)態(tài)相對定位在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)動(dòng)態(tài)相對定位，是把一臺全球定位系統(tǒng)接收設(shè)備裝置在已知坐標(biāo)的觀測點(diǎn)，同時(shí)觀測相同的衛(wèi)星；前端接收設(shè)備將瞬時(shí)觀測量合通過基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)求得的相應(yīng)結(jié)果予以對比，進(jìn)而計(jì)算出瞬時(shí)校正參數(shù)，在此基礎(chǔ)上通過此瞬時(shí)校正參數(shù)調(diào)整流動(dòng)接收設(shè)備的瞬時(shí)觀測參數(shù)，因此獲取流動(dòng)站相對于前端站的瞬時(shí)位置。全球定位系統(tǒng)動(dòng)態(tài)相對定位精度為厘米。在路橋工程環(huán)節(jié)，全球定位系統(tǒng)動(dòng)態(tài)相對定位技術(shù)和數(shù)字回聲測深技術(shù)，能夠及時(shí)的完成內(nèi)江湖泊水下地形圖測繪，同時(shí)滿足內(nèi)部和外業(yè)測量自動(dòng)化的相關(guān)需求。相關(guān)資料顯示，同時(shí)全球定位系統(tǒng)技術(shù)較之常規(guī)定位技術(shù)，能夠有效減少成本并可以深化工作有效性。

2.3 全球定位系統(tǒng)RTK定位在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)RTK定位是根據(jù)載波相位測量的動(dòng)態(tài)相對定位舉措。伴隨快速確定整周未知數(shù)方法的進(jìn)步，已發(fā)展成為一種實(shí)時(shí)的、高精度的動(dòng)態(tài)相對定位技術(shù)測量機(jī)制。全球定位系統(tǒng)RTK擇取了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分的機(jī)制，是現(xiàn)階段全球定位系統(tǒng)技術(shù)的一種新突破，它的出現(xiàn)為橋梁設(shè)計(jì)工程帶來了新的動(dòng)力，能夠在一定程度上深化外業(yè)作業(yè)有效性。

結(jié)束語

全球定位系統(tǒng)作為最為前沿的衛(wèi)星導(dǎo)航及定位系統(tǒng)，不但有著在全球性全人候連續(xù)的精密三維導(dǎo)航和定位能力，同時(shí)還有著十分有益的抗干擾性與保密性，其定位技術(shù)的全自動(dòng)化與所達(dá)到的高精度以及具有的潛力吸引了橋梁設(shè)計(jì)工作者的極大興趣。伴隨全球定位系統(tǒng)測量理淪及設(shè)備的持續(xù)發(fā)展，促使全球定位系統(tǒng)測量技術(shù)逐漸成熟，測量功能更加為全面，應(yīng)用面更廣，操作更為便捷，使全球定位系統(tǒng)測量更實(shí)用化和自動(dòng)化，在國內(nèi)的路橋設(shè)計(jì)中使用全球定位系統(tǒng)，可以有效降低設(shè)計(jì)投資，彌補(bǔ)了一般測量舉措所存在的問題，進(jìn)而深化了設(shè)計(jì)精度與設(shè)計(jì)有效性。

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