路橋設(shè)計中GPS技術(shù)的應(yīng)用研究

摘 要：道路橋梁作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，在建造設(shè)計的過程中，對橋梁的設(shè)計方案進(jìn)行合理有效設(shè)計，需要依據(jù)相關(guān)測算的數(shù)據(jù)。應(yīng)用GPS技術(shù)能夠有效的解決數(shù)據(jù)在控制測量中形成較好的網(wǎng)行。并且在進(jìn)行路橋設(shè)計的勘察工作中，對于定位的精準(zhǔn)性方面也會有很大的提高。在路橋設(shè)計中對于監(jiān)測常規(guī)中的支點也會有很重要的作用。例如：在江陰市橋梁大壩設(shè)計中，用常規(guī)檢測方法對邊角網(wǎng)進(jìn)行檢測，精確度相較于GPS檢測方法效果會差很多。GPS校測方法的精確度能夠達(dá)到毫米級精度。

關(guān)鍵詞：路橋設(shè)計；GPS技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：U442 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0222-02

在基礎(chǔ)建設(shè)上，對于建筑項目的投資不斷在加大，對于項目工程施工建造的質(zhì)量，和設(shè)計方案科學(xué)合理的標(biāo)準(zhǔn)越來越高。并且根據(jù)地域差別，每個地區(qū)從不同的方面，都大力的開展了基礎(chǔ)交通設(shè)施的建設(shè)工作，并且在基礎(chǔ)建設(shè)中路橋項目的數(shù)量占據(jù)著很大一部分比例。在交通擁堵問題日益嚴(yán)重，城市交通矛盾越來越尖銳，只有通過加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高路橋設(shè)計合理性和科學(xué)性，才能提高道路交通效率，改善交通出行現(xiàn)狀。

在路橋設(shè)計中應(yīng)用GPS技術(shù)能夠提高設(shè)計方案的質(zhì)量，在設(shè)計應(yīng)用中對于GPS技術(shù)層面，相關(guān)的技術(shù)手段應(yīng)用前景較為廣闊。GPS技術(shù)在系統(tǒng)組成上主要分為兩大系統(tǒng)?？臻g系統(tǒng)群，和地面系統(tǒng)群相互配合實現(xiàn)GPS所有的功能。在橋梁建造中，設(shè)計人員對于GPS相關(guān)技術(shù)的青睞程度很高的原因，就基于GPS技術(shù)對于建造橋梁的設(shè)計方案進(jìn)行規(guī)劃時，在前期設(shè)計監(jiān)測站數(shù)據(jù)之間的溝通不需要進(jìn)行通視，并且采用GPS技術(shù)，相關(guān)的監(jiān)測站點之間可以進(jìn)行精確地定位，對于要調(diào)整的監(jiān)測站分布上，能夠有很高精度的數(shù)據(jù)給出支持。在設(shè)計測量耗時方面，GPS技術(shù)并不會耗費太多的時間用于數(shù)據(jù)的得出，GPS技術(shù)可以用較短的時間，給設(shè)計人員測算出精確的設(shè)計所需數(shù)據(jù)，并且提供三維坐標(biāo)。GPS技術(shù)在應(yīng)用中的操作性極強(qiáng)，同時該系統(tǒng)可以進(jìn)行全天候的工作，不受任何人為因素和自然因素的影響。整個工作的過程中，完全可以實現(xiàn)自動化的操作。減輕了路橋設(shè)計人員的工作負(fù)擔(dān)。和勞動的強(qiáng)度，對于提高路橋設(shè)計的精確度也會有很大的幫助。

1 GPS技術(shù)用于路橋設(shè)計中靜態(tài)相對定位測量

在進(jìn)行路橋設(shè)計中，定位精確性對于橋梁工程前期的設(shè)計方案，造成的影響很大，在傳統(tǒng)的靜態(tài)相對定位中，對于較長距離的橋梁建設(shè)工程，在進(jìn)行靜態(tài)相對定位時，受到測量工具的限制，無法快速的完成路橋設(shè)計的靜態(tài)定位測量工作。在橋梁靜態(tài)定位中，應(yīng)用GPS技術(shù)能夠?qū)こ探ㄔ?，平面設(shè)計網(wǎng)中的相關(guān)測量數(shù)據(jù)的精確度，和數(shù)據(jù)的及時準(zhǔn)確性做出很大的提高，并且在特大橋梁建筑設(shè)計方案的靜態(tài)相對定位技術(shù)中，采用GPS技術(shù)進(jìn)行測量定位，能夠有效降低路橋設(shè)計施工的成本。并且在橋梁平面監(jiān)測，橋梁變形監(jiān)控中GPS技術(shù)都能夠發(fā)揮出較好的效果。

2 路橋設(shè)計中應(yīng)用GPS動態(tài)差分定位測量

在進(jìn)行路橋設(shè)計中，對于跨?；蛘呤强绾雍吹穆窐蛟O(shè)計，對于水底的地形圖結(jié)構(gòu)和情況，在進(jìn)行設(shè)計方案的確定時，要進(jìn)行有效的勘察和地形圖的繪制，因此在路橋設(shè)計中，對于水下的地形情況，就要應(yīng)用到GPS技術(shù)的動態(tài)差分定位測量技術(shù)。在路橋設(shè)計水下的地形圖繪制中，應(yīng)用GPS基本原理：通過一個運動靈活高效的載體，搭載GPS的信號接收裝置，與一個GPS接收信號基站的接收機(jī)建立起相應(yīng)的聯(lián)系，并且兩個點的GPS接收機(jī)要同時跟蹤相同的GPS定位衛(wèi)星。在相關(guān)數(shù)據(jù)通過實時的差分處理以后，就能夠通過聯(lián)合的處理，確定出運動物體的運行軌跡，并且采用動態(tài)差分的定位精確程度可以控制在±1m的精確度水平[1]。在路橋設(shè)計中，配合數(shù)字回聲技術(shù)等的技術(shù)，能夠快速高質(zhì)量的完善水底地形圖的準(zhǔn)確測量。這樣就能夠有效的解決在橋梁方案設(shè)計中，采用常規(guī)的測量手段，和技術(shù)方案無法完成的數(shù)據(jù)測量工作，從而給橋梁的設(shè)計帶來困難。采用GPS動態(tài)差分定位測量結(jié)合其他回聲定位測量技術(shù)，對于解決路橋設(shè)計工程中水下地形圖得出困難的技術(shù)問題能夠進(jìn)行有效的解決。采用GPS技術(shù)進(jìn)行水下地形圖的測量，可以全面的實現(xiàn)測量時內(nèi)外測量數(shù)字化，全自動化的工作狀態(tài)，并且GPS動態(tài)差分定位，還可以應(yīng)用于水域中鉆探定位的操作，在一定流向流量中能夠得出一定的數(shù)值估算結(jié)果。采用GPS定位的技術(shù)，還能夠有效的降低施工的成本，提高工作的效率。

3 在路橋設(shè)計方案中應(yīng)用GPS RTK定位測量

路橋設(shè)計方案中，對于一些精度度要求較高的設(shè)計項目。在進(jìn)行測量和數(shù)據(jù)分析時，通常需要進(jìn)行厘米級的定位精度，在路橋設(shè)計中應(yīng)用GPS RTK定位測量能夠快速實現(xiàn)高精度的厘米級定位需求。在通常的GPS定位中靜態(tài)定位，快速靜態(tài)和動態(tài)測量，都需要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和計算，才能夠達(dá)到精確度極高的厘米級定位。而采用RTK定位技術(shù)，能夠在自然環(huán)境中實現(xiàn)精確的厘米級定位效果，RTK定位技術(shù)采用了載波動態(tài)差時分（Real-Time Kinematic）的技術(shù)方法，作為GPS技術(shù)的突破，在工程設(shè)計測量中，為工程建造中放樣，定性勘察和測繪等的工作帶來了極大的方便。對于提高路橋設(shè)計中，野外的操作工作效率有很大的幫助。

4 GPS技術(shù)在路橋設(shè)計中施工沉降級變形監(jiān)測中的應(yīng)用

在進(jìn)行路橋設(shè)計方案數(shù)據(jù)測量勘探中，對橋梁建造的地理情況等也要進(jìn)行準(zhǔn)確的實施監(jiān)測，確保橋梁建造部分的地質(zhì)情況較為穩(wěn)定，在進(jìn)行地質(zhì)監(jiān)測過程中應(yīng)用GPS技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)實施的動態(tài)化，與監(jiān)測過程全過程無人值守的狀況下進(jìn)行，并且GPS技術(shù)有高精度的三維定位的能力，可以在地質(zhì)穩(wěn)定性監(jiān)測中，實現(xiàn)連續(xù)性的監(jiān)測。為橋梁施工設(shè)計方案中，可能會遇到的動態(tài)或者是靜態(tài)的變形監(jiān)測，提供有效的技術(shù)方法和手段的支持。在進(jìn)行GPS三維檢測網(wǎng)的組建中，不需要進(jìn)行站間的監(jiān)視通視，因此在進(jìn)行橋梁施工中，大量的公路橋梁監(jiān)測地形測量工程中，會提高工作效率。在全長36km的杭州灣跨海大橋設(shè)計建造時，因為大橋建造位置位于沿海通道的重要咽喉要道的位置，工程建造的質(zhì)量要求極高，并且，杭州玩跨海大橋建造的區(qū)域位于世界上強(qiáng)潮汐影響最為強(qiáng)烈的地區(qū)之一，在工程建設(shè)中，極易受到強(qiáng)潮汐的影響，導(dǎo)致工程建設(shè)的質(zhì)量受到影響[2]。因此在進(jìn)行橋梁的建造設(shè)計之初，進(jìn)行設(shè)計方案的確定時，對于橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性方面的質(zhì)量和安全要求極高，因為只有橋梁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，才能抗擊強(qiáng)大的海灣潮汐現(xiàn)象和不穩(wěn)定的自然因素。在橋梁建造設(shè)計之初，對于橋梁建設(shè)地形地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)，在杭州灣跨海大橋的建設(shè)地基中，發(fā)現(xiàn)不均勻沉降嚴(yán)重的問題。而路橋設(shè)計建造之初相關(guān)的數(shù)據(jù)分析和動態(tài)靜態(tài)的定位測量，以及地質(zhì)情況，海灣潮汐狀況的分析，都有賴于GPS技術(shù)的有效應(yīng)用。在進(jìn)行路橋設(shè)計施工中，橋梁結(jié)構(gòu)支座，伸縮縫的測量等，都通過RTK實時動態(tài)測量，以及樣圖的放大等的操作，在進(jìn)行跨海大橋現(xiàn)場作業(yè)中，都起到了巨大的作用。

5 GIS處理GPS數(shù)據(jù)在路橋制圖和設(shè)計中的應(yīng)用

在路橋設(shè)計，對于設(shè)計方案設(shè)計圖進(jìn)行處理時，或多或少需要對圖像設(shè)計方案進(jìn)行拼接等的處理，雖然不是GIS領(lǐng)域的內(nèi)容，重在進(jìn)行設(shè)計圖稿的處理時，相關(guān)的地理參數(shù)借助GIS軟件進(jìn)行處理，可以有效的提高設(shè)計圖稿的可行性，和準(zhǔn)確性。并且在路橋設(shè)計中，傳統(tǒng)的設(shè)計圖稿在地理信息的整合上，在二維的發(fā)展方面是較為成熟的，但是二維的符號在一定程度上具有抽象性，不能直觀的展示設(shè)計的結(jié)果，因此在路橋設(shè)計方案中需要引入大量的三維設(shè)計，補(bǔ)充二維不直觀的缺點，隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及三維理論學(xué)。數(shù)據(jù)庫等的技術(shù)發(fā)展，以及計算機(jī)虛擬技術(shù)的不斷提高，三維的地理信息設(shè)計方案就隨著技術(shù)進(jìn)步得到了進(jìn)一步的完善。在路橋設(shè)計中應(yīng)用三維的設(shè)計方案技術(shù)，對于路橋設(shè)計方案中設(shè)計方法技術(shù)的推廣應(yīng)用有很強(qiáng)的需求。三維的地理信息模型，可以直觀的表達(dá)一個更加真實的實際理念和路橋設(shè)計感覺，通過三維建模的技術(shù)，能夠把空間動態(tài)的地理信息融合到路橋設(shè)計中，對于平面關(guān)系等的表述，和垂直關(guān)系的表述都會有很大的提高。在三維設(shè)計模型中，路橋的設(shè)計會更加的方便，在進(jìn)行設(shè)計方案和設(shè)計輪廓的選擇問題上，通過GIS軟件，在彈出的對話框中用戶直接輸入相關(guān)的GPS測量參數(shù)，參數(shù)包括設(shè)計路橋面的寬度，和路橋面的緩沖程度，DEM在X和Y方向上的加密網(wǎng)間距，在間距適用于稀疏網(wǎng)間距的情況下，使用加密的技術(shù)能夠使工程中土方量的計算精確度更加的高[3]。

6 結(jié) 語

路橋設(shè)計中，雖然GPS作為衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，但是在進(jìn)行路橋設(shè)計方案的輔助設(shè)計上，起到的作用是巨大的，采用GPS全球性連續(xù)性的，精密導(dǎo)航數(shù)據(jù)分析和定位功能，能夠?qū)崟r的對設(shè)計方案中的一些情況作出必要的修改。并且GPS測量具有較強(qiáng)的抗干擾能力，對于測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，和應(yīng)用于路橋設(shè)計方案的科學(xué)性具有實用性。并且GPS測量技術(shù)不斷的完善和成熟，在應(yīng)用范圍和操作方面也越來越適合設(shè)計者的操作，路橋設(shè)計中應(yīng)用GPS可以降低設(shè)計成本，提高設(shè)計的精確度和效率。

參考文獻(xiàn)

[1]李春香.GPS在路橋工程測量中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2018（4）：97～98.

[2]王一勛.簡析GPS技術(shù)在路橋設(shè)計與監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J].低碳地產(chǎn)，2016（17）：279.

[3]楚佳琪.GPS在路橋設(shè)計與監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017（10）：2754.

收稿日期：2018-9-2

作者簡介：陸碩?。?966-），男，高級工程師，本科，從事公路橋梁勘察設(shè)計工作。