橋梁工程測(cè)量技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向

王東太

摘要：橋梁測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，隨著科技進(jìn)步的發(fā)展不斷推進(jìn)，信息化測(cè)繪技術(shù)的加盟，使得現(xiàn)代橋梁工程的測(cè)量工作進(jìn)入了智能化和數(shù)字化的時(shí)代。本文圍繞橋梁工程測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用情況以及未來的發(fā)展方向展開論述，期望對(duì)于橋梁工程測(cè)量技術(shù)的精準(zhǔn)度的提升等具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：橋梁建設(shè)；工程測(cè)量；現(xiàn)狀分析

橋梁工程測(cè)量涉及到工程的勘測(cè)、建設(shè)以及運(yùn)營。現(xiàn)代科技和橋梁建設(shè)的結(jié)合，推動(dòng)了橋梁工程建設(shè)的快速發(fā)展。從我國第一座大型橋梁，武漢長江大橋的建設(shè)開始，新型的高技術(shù)含量的橋梁就出現(xiàn)在我國的橋梁建設(shè)事業(yè)當(dāng)中。諸如長距離跨海大橋、高鐵橋梁等大型，的現(xiàn)代橋梁建設(shè)，不僅具有施工精度高的特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)和造型上也越來越新穎。這其中，現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)功不可沒。測(cè)量技術(shù)的發(fā)展從全站儀到智能化的技術(shù)，經(jīng)歷了長期的發(fā)展歷程。如今，無論是測(cè)量理論還是技術(shù)實(shí)施，都發(fā)生了翻天覆地的變化，激光掃描、攝影測(cè)量、靜態(tài)定位、CORS、RTK等等橋梁工程測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，使得橋梁工程的測(cè)量在水文、地形、施工、變形等方面取得了豐碩成果。

1、橋梁測(cè)量技術(shù)應(yīng)用

1.1橋梁控制測(cè)量。是通過對(duì)測(cè)量項(xiàng)目的階段、功能、目的的測(cè)量技術(shù)，分階段實(shí)施測(cè)量控制網(wǎng)的控制工作，從平面、高程等方面，采用統(tǒng)一的尺度和基準(zhǔn)進(jìn)行勘測(cè)工作，建立工程的定測(cè)、復(fù)測(cè)等制度，滿足橋梁從設(shè)計(jì)到建設(shè)的各項(xiàng)勘測(cè)需求，如縱橫斷面、水文地形等的測(cè)量控制工作，橋梁控制測(cè)量，要求是精確、可靠、穩(wěn)定，對(duì)于橋梁的運(yùn)營需求大，要去在施工控制網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營基礎(chǔ)上，做好橋梁的健康監(jiān)測(cè)，將各個(gè)階段的橋梁控制網(wǎng)的建設(shè)精度和技術(shù)要求加以采用，保證技術(shù)方法和手段發(fā)揮到最大。例如GPS靜態(tài)定位技術(shù)在橋梁平面控制測(cè)量中運(yùn)用的十分廣泛。近年來，CORS實(shí)時(shí)定位技術(shù)，由于兼具動(dòng)態(tài)和靜態(tài)定位功能，在長距離跨海橋梁勘察設(shè)計(jì)和施工中被廣泛使用[1]。

1.2橋址的地形測(cè)繪。在工程規(guī)劃和勘測(cè)設(shè)計(jì)中，到竣工階段，關(guān)于橋址的地形圖的測(cè)繪，必須要考慮特殊情況下的地形圖的測(cè)繪，也要考慮大比例尺地形圖的測(cè)繪，橋址地形圖一般按照測(cè)繪區(qū)域進(jìn)行劃分，分為陸地和水下兩大類，如今采用較多的是數(shù)字測(cè)圖技術(shù)，例如對(duì)于陸地區(qū)域的地形測(cè)繪，采用全站儀數(shù)字測(cè)圖和GPSRTK數(shù)字測(cè)土技術(shù)，而且，對(duì)于小區(qū)域的大比例尺的地形測(cè)繪要求，可以采用無人機(jī)等低空平臺(tái)攝影測(cè)量，采用全數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)，以得到關(guān)于橋隧的工程勘測(cè)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，機(jī)載激光掃描測(cè)繪系統(tǒng)，作為芯的技術(shù)手段，也在橋梁工程地形測(cè)繪中發(fā)揮著重要的作用。

1.3橋梁水文測(cè)量。采用充數(shù)計(jì)算、墩跨布置、通航設(shè)計(jì)等手段，對(duì)橋址的水位進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)量流速、流向、航線觀測(cè)等，對(duì)于水文條件復(fù)雜的橋梁，進(jìn)行水文的測(cè)驗(yàn)專題的觀測(cè)，觀測(cè)的內(nèi)容包括斷面測(cè)量、水位觀測(cè)、流量觀測(cè)等等。陸地部分使用GPSRTK采集數(shù)據(jù)，水域部分采用RTK定位+超聲波測(cè)探儀進(jìn)行組合勘測(cè)。

1.4橋梁施工測(cè)量。關(guān)于橋梁工程的施工測(cè)量，首要任務(wù)就是按照施工圖紙要求，將橋梁建筑物中的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)部分，測(cè)量出精準(zhǔn)的位置、大小和形狀，測(cè)量檢查工程施工質(zhì)量，然后配合施工進(jìn)行放樣和竣工驗(yàn)收，在現(xiàn)代高墩高塔、大型構(gòu)件橋梁建設(shè)中，施工工藝越來越復(fù)雜，對(duì)施工技術(shù)的精度要求也越來越高，施工環(huán)境也日趨復(fù)雜，因此，進(jìn)行橋梁施工階段的測(cè)量要求也很高，可以使用常規(guī)的打的測(cè)量技術(shù)，采用自動(dòng)跟蹤測(cè)量、免棱鏡精密測(cè)距等技術(shù)，鋼尺量距、三維激光掃描儀等也在垂直觀測(cè)等階段加以運(yùn)用，再就是衛(wèi)星定位測(cè)量技術(shù)以及GPS相對(duì)靜態(tài)定位技術(shù)和GPSRTK技術(shù)，應(yīng)用在跨海橋梁等的建設(shè)中，還有電子傾斜儀等專用測(cè)量技術(shù)等也被使用著[2]。

1.5橋梁變形技術(shù)。智能型的測(cè)量技術(shù)，例如智能全站儀、GNSS、遙測(cè)通信等精密集成放樣測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用成為橋梁施工建設(shè)中的主流測(cè)量技術(shù)。對(duì)于橋梁變形的檢測(cè)，主要集中在橋墩和塔柱的沉降、水平位移、梁體撓度的變形觀測(cè)、墩臺(tái)和梁體的裂縫的觀測(cè)，水中橋墩以及河床沖刷的演變觀測(cè)等等，觀測(cè)的方法包括了幾何水準(zhǔn)、靜力水準(zhǔn)以及三角搞成的測(cè)量等等，觀測(cè)的方法包括測(cè)小角、三角、前方交會(huì)等方法。

2、橋梁工程測(cè)量技術(shù)發(fā)展方向

先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器的廣泛使用，使得橋梁工程的測(cè)量逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化。先進(jìn)測(cè)量?jī)x器在工程測(cè)量中，不僅提供了先進(jìn)的工具，也節(jié)約了大量的資金的支出。例如光電測(cè)距儀等儀表的使用，在橋梁工程測(cè)量工作中被運(yùn)用的較為廣泛，再比如數(shù)字水準(zhǔn)儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀等等，帶來了橋梁工程測(cè)量領(lǐng)域的翻天覆地的變化。相對(duì)于傳統(tǒng)的工程測(cè)量技術(shù)，如三角網(wǎng)測(cè)量技術(shù)，三角高程測(cè)量技術(shù)具有更加精準(zhǔn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。而且，工程施工中采用自動(dòng)跟蹤和連續(xù)顯示放樣值的技術(shù)后，施工的方便程度都也得到了大大的提高[1]。

2.1特別值得一提的是，電子經(jīng)緯儀和全站儀的使用已經(jīng)運(yùn)用了人機(jī)交互的測(cè)量數(shù)據(jù)處理技術(shù)，所有的測(cè)量工作實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化和自動(dòng)化。以全自動(dòng)跟蹤為標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)測(cè)量裝備被冠以測(cè)地機(jī)器人的美譽(yù)，在大型測(cè)量工程中發(fā)揮著重要的作用。

數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在橋梁測(cè)量工程中的運(yùn)用，是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量工作中的勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)的改進(jìn)。從上世紀(jì)80年代開始，數(shù)字化測(cè)量技術(shù)就已經(jīng)取得了顯著的成效。無論是成圖質(zhì)量還是成本的節(jié)約，都獲得了很好的效果[3]。

2.2衛(wèi)星測(cè)量定位技術(shù)也是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量定位技術(shù)的變革。這種對(duì)地測(cè)量的技術(shù)，具有精度高、效率高、速度高的優(yōu)點(diǎn)，能夠提供三維坐標(biāo)，而且發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛。從目前的橋梁測(cè)量部門的設(shè)備購置情況來看，GPS接收機(jī)中的定位技術(shù)已經(jīng)在工程領(lǐng)域里被運(yùn)用GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，通過施工放樣、墩臺(tái)測(cè)量、動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)等的實(shí)踐，都已經(jīng)顯示出令人滿意的結(jié)果。

尤其是GPS的高程測(cè)量，在橋梁工程的測(cè)量工程中普遍受到關(guān)注。這種測(cè)量的方案，是對(duì)已知的監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用高程擬合的方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分布試驗(yàn)，然后根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果，得到精度較高的水準(zhǔn)面。

2.3攝影測(cè)量技術(shù)在橋梁工程測(cè)量中的優(yōu)化和應(yīng)用，是利用攝影設(shè)備，進(jìn)行攝影測(cè)量。這種測(cè)量技術(shù)運(yùn)用到的攝影儀器，包含了計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和攝影測(cè)量軟件的應(yīng)用。三維空間信息的獲取不再需要接觸物體，就能獲得比較準(zhǔn)確的物體測(cè)量信息，不僅節(jié)約了橋梁施工作業(yè)中人力和物力成本的消耗，也提高了測(cè)量精度和效率。在大比例尺的測(cè)量中也發(fā)揮著難以比擬的作用，擁有廣泛的應(yīng)用前景[2]。

航空攝影在攝影測(cè)量中占有重要的位置，這種技術(shù)能夠提供大面積、大比例尺的地形圖的測(cè)量結(jié)果，可以將拍攝到的影像進(jìn)過4D等地圖涉及軟件形成地籍圖和地形圖，大大提高了航空測(cè)量的效率，減少了控制點(diǎn)的聯(lián)測(cè)工作，實(shí)現(xiàn)了孔中三角測(cè)量的自動(dòng)定向，數(shù)字底面模型的影像生成以及數(shù)字測(cè)圖和三維經(jīng)管的模型數(shù)據(jù)的采集。如近景攝影測(cè)量等廣泛應(yīng)用在橋梁工程建設(shè)中。對(duì)于橋梁的外形、構(gòu)造等的測(cè)定十分精確。

結(jié)語：

現(xiàn)階段橋梁工程測(cè)量的核心技術(shù)集中在GPS、全站儀和電子水準(zhǔn)儀技術(shù)上，隨著技術(shù)的進(jìn)步和橋梁測(cè)量工作的推進(jìn)，無論是采用高程控制測(cè)量，還是低空平臺(tái)數(shù)字測(cè)量，水下地形測(cè)量，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行綜合運(yùn)用，都是未來橋梁工程測(cè)量的研究重點(diǎn)和研究方向。

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