道路橋梁工程測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用

米士玉

摘 要：和傳統(tǒng)定位測量技術(shù)相比較而言，GPS技術(shù)具有效率高，精度強(qiáng)，抗干擾能力突出等特點(diǎn)，在當(dāng)前道路建設(shè)過程中得到了廣泛應(yīng)用，極大地促進(jìn)了橋梁公路事業(yè)的建設(shè)和施工的測量。因此，加強(qiáng)路橋施工中GPS測量技術(shù)應(yīng)用的探究，能夠進(jìn)一步為我國公路橋梁建設(shè)提供更好的測量基礎(chǔ)，從而提高路橋施工的速度和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：道路橋梁工程；測量；GPS技術(shù)；應(yīng)用

1 道路橋梁工程測量中GPS技術(shù)的具體應(yīng)用

1.1 在橋梁控制網(wǎng)測量及施工測量中的應(yīng)用

在道路橋梁測繪工作過程中，控制網(wǎng)測量是十分重要的工作內(nèi)容，直接影響整個項(xiàng)目的測量質(zhì)量。在進(jìn)行控制網(wǎng)的測繪過程中，為了給后續(xù)測量工作提供參照和控制測量誤差的經(jīng)驗(yàn)積累，一般會按照由高級到低級的原則先觀測部分精度要求相對較高的控制網(wǎng)。在道路橋梁控制測量工作中，傳統(tǒng)的控制測量最常用的方法就是導(dǎo)線法，該方法可以確保高精準(zhǔn)度地完成道路橋梁控制網(wǎng)。導(dǎo)線法即通過測繪儀器對導(dǎo)線邊長和角度進(jìn)行測量，繼而求算點(diǎn)位坐標(biāo)，最終完成整個控制網(wǎng)的繪制工作。此法具有幾何條件少、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，通常適用于小范圍的測繪內(nèi)容，當(dāng)進(jìn)行大范圍的測量時，導(dǎo)線邊和角度數(shù)就會相應(yīng)增加，根據(jù)誤差傳播定律原理，這將會產(chǎn)生較大的誤差。并且導(dǎo)線法的測量過程較為復(fù)雜，針對大范圍的測量工作，應(yīng)用該方法具有較高的施工難度。根據(jù)工程部門現(xiàn)實(shí)情況和發(fā)展趨勢，首級網(wǎng)大多采用衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)。由于工程控制網(wǎng)相對較短（二等網(wǎng)平均長度10km），微信信號在傳播中所經(jīng)過的大氣狀況較為相似，在同步觀測中，經(jīng)過電離層折射后的基線向量殘差<1×10-6，另外伴隨著雙頻接收機(jī)的發(fā)展，可建立嚴(yán)密的電離層修正模型，通過更正計算，消除或減弱了電離層折射對觀測量的影響，基線向量殘差會更小，因此GPS測量具有很高的精度，在道路橋梁控制網(wǎng)的測繪工作中具有十分顯著的效果，精度可以達(dá)到毫米級，通過該技術(shù)完成的控制網(wǎng)的測量內(nèi)容，是完全符合國家繪制要求的。

橋梁控制網(wǎng)的建立有兩種作業(yè)模式：靜態(tài)和快速靜態(tài)。由于快速靜態(tài)定位模式對直接觀測基線不構(gòu)成閉合圖形，可靠性較差，一般僅規(guī)定在一、二級控制網(wǎng)中采用，目前的大型橋梁要求精度高，一般采用靜態(tài)模式。靜態(tài)定位技術(shù)也叫靜態(tài)差分技術(shù)，在進(jìn)行GPS靜態(tài)測量時，認(rèn)為GPS接收機(jī)的天線在整個觀測過程中的位置是靜止的，在數(shù)據(jù)處理時，將接收天線的位置作為一個不隨時間的改變而改變的量，通過接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的變化來求得待定點(diǎn)的坐標(biāo)。在測量中，GPS靜態(tài)測量的具體觀測模式是多臺接收機(jī)在不同的測站上，按不同等級要求的時間，進(jìn)行靜止同步觀測。該技術(shù)的工作思路是：應(yīng)用載波相位對局域差分進(jìn)行測量，然后通過接收機(jī)和衛(wèi)星觀測單歷元解算基線，然后進(jìn)行無約束平差和約束平差，從而獲得高質(zhì)量施工坐標(biāo)。

1.2 在變形監(jiān)測中的應(yīng)用

保證測量工作是保證項(xiàng)目質(zhì)量的基礎(chǔ)。道路橋梁的測繪結(jié)果受外界環(huán)境的影響較大，測量過程較為繁瑣，這些因素都可能導(dǎo)致測量結(jié)果不夠精準(zhǔn)，再加上道路橋梁建設(shè)工作一般工程量較大，施工環(huán)境較為復(fù)雜，測量不確定因素較多。應(yīng)用傳統(tǒng)的測量手段可能會導(dǎo)致測量結(jié)果嚴(yán)重受到外界因素的影響，但在測繪工作中引入GPS技術(shù)可以較好地解決這類問題。將GPS系統(tǒng)和工程實(shí)體進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)對建設(shè)環(huán)境全面的檢測，在施工過程中一旦出現(xiàn)變動，該技術(shù)就會將變動的信息和數(shù)據(jù)通過某一平臺上傳給管理人員，管理人員根據(jù)這些信息和數(shù)據(jù)，快速地采取相關(guān)措施解決相應(yīng)的問題。比如，在基坑開挖過程中，如果出現(xiàn)路基邊緣開裂的現(xiàn)象，GPS技術(shù)就會給管理人員發(fā)出警示信息，管理人員采取有效的措施加以解決后，即可保證項(xiàng)目施工安全。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

本工程屬于我國北方某省五縱六橫七條線高速公路網(wǎng)中的一個部分，是三縱三橫高速公路網(wǎng)布局當(dāng)中重要的一段，路線的走向?yàn)樽詵|向西。高速公路的長度為10.8公里，需要設(shè)計14座大橋，1座車行天橋以及34道涵洞等。

2.2 施工常見問題及預(yù)防措施

1）GPS接納信號安穩(wěn)性問題

GPS測量技術(shù)特別是RTK-GPS技術(shù)。在進(jìn)行測量的時候，可能會產(chǎn)生短時間內(nèi)信號不穩(wěn)定的情況或者在一些區(qū)域內(nèi)測量精度不高，出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因在于以下幾點(diǎn)：第一，現(xiàn)場施工條件復(fù)雜多變，導(dǎo)致遮擋和干擾GPS信號的情況時有出現(xiàn)，讓GPS能夠觀測到的衛(wèi)星數(shù)量變少，另外由于多路徑效應(yīng)，造成GPS測量的過程中定位精度降低。與此同時，由于當(dāng)?shù)氐匦紊綆X縱橫，某些地點(diǎn)與GPS基站具有較遠(yuǎn)的距離，另外一些橋梁樁基涵洞等多在深溝當(dāng)中，無法保證GPS測量定位的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致方向精度較差。對其進(jìn)行改進(jìn)的過程中，可以使用以下幾點(diǎn)方法，首先對GPS定位進(jìn)行選擇的過程中，盡量選擇一些樹木遮擋少，地勢較高的導(dǎo)線控制點(diǎn)，合理的運(yùn)用RTK-GPS測量放樣技術(shù)，避免與GPS基站點(diǎn)有太遠(yuǎn)的距離，依照放樣的內(nèi)容，對間隔較近的GPS基站控制點(diǎn)進(jìn)行選擇。

2）GPS測量技術(shù)受時段的影響

在進(jìn)行GPS測量儀器應(yīng)用的時候，往往會出現(xiàn)這樣一個問題，在某一個時間段內(nèi)GPS，可以搜到8到9顆星，具有較高的測量精度，但某些時候只能搜到4顆星，導(dǎo)致測量精度不盡如人意，主要是因?yàn)镚PS體系的衛(wèi)星只有11顆在中國區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，因?yàn)樾l(wèi)星會順著某一軌跡進(jìn)行移動，一般情況下，某一個時間段內(nèi)GPS定位衛(wèi)星的數(shù)量不多，導(dǎo)致精度降低，所以在GPS外業(yè)測量的過程中，一定要對該區(qū)域的衛(wèi)星數(shù)目情況進(jìn)行仔細(xì)的計算和總結(jié)，盡量選擇精度較高，衛(wèi)星數(shù)量較多的時間段進(jìn)行操作。如果想要從本質(zhì)上讓GPS衛(wèi)星不穩(wěn)定的問題解決，需要讓衛(wèi)星測量數(shù)增加，讓GPS精度進(jìn)一步提高。

3、用GPS測量技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1靜態(tài)GPS技術(shù)的趨勢

在我國交通事業(yè)發(fā)展中，工程建設(shè)精度要求越來越高，與之相適應(yīng)的就是勘察與測量技術(shù)的迅猛發(fā)展，在路橋工程建設(shè)中靜態(tài)GPS定位技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)前路橋工程建設(shè)中測量技術(shù)的主流。

3.2動態(tài)GPS技術(shù)的趨勢

1）可以利用GPS形成測量模型

利用GPS技術(shù)進(jìn)行測量時可以形成快捷的航測圖，這樣就能夠更好地降低路橋工程測量中的人力物力消耗，提升工程測量三維坐標(biāo)模型的構(gòu)建效率。

2）將GPS與RTK更好地進(jìn)行融合

這二者都是當(dāng)前較為先進(jìn)的測量數(shù)字化技術(shù)，RTK的特點(diǎn)就是實(shí)時性，而GPS測量技術(shù)的特點(diǎn)則是高效率，將二者融合既能夠?qū)崿F(xiàn)測量結(jié)果精度的優(yōu)化，同時還能夠?qū)y量推廣到縱橫面測量以及復(fù)雜地形區(qū)域的野外測量數(shù)據(jù)采集工作，將常規(guī)全站儀的應(yīng)用優(yōu)勢以及RTK技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢結(jié)合，就能夠?qū)崿F(xiàn)多種測量環(huán)境下的高質(zhì)量、實(shí)時性測量，同時還能夠降低人力物力消耗，使得路橋工程建設(shè)效率與質(zhì)量得到測量技術(shù)保障。

結(jié)束語

總之，在路橋工程建設(shè)中的GPS技術(shù)在路橋工程建設(shè)中應(yīng)用當(dāng)前這些先進(jìn)的數(shù)字化測量技術(shù)是路橋工程建設(shè)與管理效果提升的重要路徑，也是我國交通事業(yè)發(fā)展的助推力量。

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