路橋施工中GPS測量技術(shù)的應(yīng)用分析

方 雙 維

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030006)

與傳統(tǒng)定位與測量技術(shù)相比，GPS測量技術(shù)具有高效、高精度、抗干擾性等突出優(yōu)勢，能夠在條件惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定完成測量工作，可以較好的滿足現(xiàn)代道路橋梁建設(shè)施工的要求。隨著科技的進(jìn)步，GPS技術(shù)也得到了迅猛的發(fā)展，在公路、橋梁的控制測量方面發(fā)揮了日益重要的作用。

1 GPS測量技術(shù)的特點(diǎn)

第一，突破了時(shí)間、地點(diǎn)的限制。GPS衛(wèi)星覆蓋全球，地球上的任意一個(gè)位置，任何一個(gè)時(shí)間至少能夠同時(shí)觀測到四顆衛(wèi)星，這使得GPS技術(shù)突破了時(shí)間和空間的限制，能夠提供更加準(zhǔn)確的定位、授時(shí)等各種服務(wù)。第二，不被氣候限制。GPS測量技術(shù)的原理是GPS衛(wèi)星發(fā)送導(dǎo)航定位，用戶發(fā)出信號(hào)，只要用戶具有能夠接收、跟蹤、變換、測量GPS信號(hào)的設(shè)備，就能夠利用GPS信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位測量。為此，氣候、氣溫這些因素對GPS定位服務(wù)不具有影響作用。在十分惡劣的氣候環(huán)境下，GPS也能提供正常的定位服務(wù)，為用戶提供高效、準(zhǔn)確的服務(wù)。第三，定時(shí)定位。GPS能夠?yàn)閷?dǎo)航用戶提供定時(shí)定位服務(wù)，能夠很好的滿足用戶的定位需求。子午衛(wèi)星定位系統(tǒng)需要花費(fèi)很長的時(shí)間進(jìn)行定位才能得到具體的結(jié)果，但GPS卻能夠利用實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)獲取定時(shí)定位結(jié)果。為此，與子午衛(wèi)星定位系統(tǒng)相比，GPS具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，實(shí)用性更強(qiáng)。第四，不需要通視。正常情況下測量點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離需要通視，但利用GPS測量技術(shù)無需進(jìn)行通視就能獲取測量結(jié)果。利用GPS測量技術(shù)進(jìn)行測量，只要測量的點(diǎn)能夠接收衛(wèi)星信號(hào)，就能完成定位工作，而該過程不需要對過渡點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置。由于GPS測量技術(shù)所得到的測量結(jié)果精度比較高。第五，精度高、速度快。GPS測量技術(shù)與其他傳統(tǒng)測量技術(shù)相比在測量精度，測量耗費(fèi)時(shí)間方面具有突出優(yōu)勢。與一些常規(guī)的導(dǎo)航測量方法相比，GPS測量技術(shù)測量精度高，測量速度快，經(jīng)濟(jì)效益高。為此，GPS測量技術(shù)在導(dǎo)航和測量領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價(jià)值，能夠創(chuàng)造廣泛的經(jīng)濟(jì)效益。

2 在路橋施工中GPS測量技術(shù)的優(yōu)勢

GPS技術(shù)控制網(wǎng)的邊長、網(wǎng)形都具有嚴(yán)格的、明確的規(guī)定，局限性較強(qiáng)?！豆こ虦y量規(guī)范》中明確要求GPS技術(shù)定位的三角網(wǎng)中的三角形的內(nèi)角必須始終大于30°，在測量過程中，即使地形方面對測量工作造成了限制，該三角形的內(nèi)角也必須大于25°。在實(shí)際的測量工作中，受到地理環(huán)境因素的影響，部分工程測量項(xiàng)目的三角形網(wǎng)無法滿足這一要求。在這種情況下，GPS測量技術(shù)能夠取代常規(guī)的定位、測量方法，較好解決這一困境。GPS技術(shù)目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)全天候直接測量待測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，能夠在路橋施工中發(fā)揮強(qiáng)大的技術(shù)性優(yōu)勢。在路橋施工中利用GPS測量技術(shù)能夠有效避免工程因測量工作粗差出現(xiàn)返工。同時(shí)，GPS測量技術(shù)測量精度高，勘測效率高，能夠有效減少測量工作花費(fèi)的時(shí)間，從而促進(jìn)工程進(jìn)度。利用GPS測量技術(shù)進(jìn)行測量，每個(gè)放樣點(diǎn)只需停留一兩秒的時(shí)間，測量效率與常規(guī)測量相比明顯更高。在進(jìn)行中線放樣時(shí)，還能同時(shí)進(jìn)行中樁抄平，交叉作業(yè)，GPS技術(shù)有效提高了路橋施工的測量效率。GPS測量技術(shù)在路橋施工中不僅能夠應(yīng)用到路橋測量的平、縱、橫、監(jiān)理，還能用于施工放樣、竣工測量、養(yǎng)護(hù)測量等多個(gè)方面。與全站儀相比，GPS測量技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。全站儀就是全站型電子速測儀，它是一種三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)，能夠自動(dòng)顯示測量結(jié)果，還能與外圍設(shè)備交換信息。全站儀的主要組成單元包括電子測角、電子測距、電子計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。全站儀能夠?qū)崿F(xiàn)測量、處理過程電子一體化，其測量基本原理是測角、測距。全站儀的一大缺陷是受通視條件限制，為此，利用其進(jìn)行路橋施工測量，多采用偏距支距法進(jìn)行放樣。利用全站儀進(jìn)行路橋施工測量，則會(huì)存在極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)互換的問題。同時(shí)，不斷搬站也會(huì)導(dǎo)致極坐標(biāo)定向方向發(fā)生變化，換算參數(shù)發(fā)生變化。為此，利用全站儀進(jìn)行測量，外業(yè)工作人員需要十分熟悉換算公式和方法。GPS測量則能夠直接獲取待測點(diǎn)的坐標(biāo)，利用坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換。利用GPS進(jìn)行測量，只需要求得國家坐標(biāo)系統(tǒng)和地方坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)即可。與全站儀相比，GPS具有許多優(yōu)勢，如無需通視，測量精度高，測量速度快，測量方式簡單，花費(fèi)少，抗干擾，靈活性強(qiáng)等等。

3 路橋施工中GPS測量技術(shù)的應(yīng)用

1)平面點(diǎn)位的關(guān)系換算。GPS測量能夠借助坐標(biāo)系統(tǒng)的有效轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)對測量點(diǎn)坐標(biāo)的準(zhǔn)確判定，不管是選擇何種坐標(biāo)系統(tǒng)，都可以借助GPS測量技術(shù)來完成測量工作，該過程只需要在初期對兩個(gè)直角坐標(biāo)系統(tǒng)所需要的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行計(jì)算即可。同時(shí)，只需要進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算即可，其所得到的計(jì)算結(jié)果可以在整個(gè)施工工期和施工范圍內(nèi)應(yīng)用。與全站儀進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)，GPS測量技術(shù)所進(jìn)行的平面點(diǎn)關(guān)系轉(zhuǎn)換效率比較高，而且換算結(jié)果準(zhǔn)確性更高，且對工作人員的技術(shù)要求更低。2)導(dǎo)線測量。借助全站儀進(jìn)行導(dǎo)線測量過程中，會(huì)受到各方面因素的影響和限制，此時(shí)在進(jìn)行施工設(shè)計(jì)過程中可以借助GPS測量技術(shù)在控制點(diǎn)間進(jìn)行導(dǎo)線的布設(shè)，并以此為根據(jù)進(jìn)行測量，再進(jìn)行放樣。利用GPS進(jìn)行測量則更加簡單，在知道GPS控制點(diǎn)的前提下即可機(jī)械能坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而求解，得出最終測試結(jié)果，測量結(jié)果的精度與全站儀一樣。如果GPS測量技術(shù)與全站儀共同作業(yè)時(shí)，要明確后視點(diǎn)、站點(diǎn)坐標(biāo)，而且在導(dǎo)線測量過程中GPS測量技術(shù)無需布設(shè)導(dǎo)線控制網(wǎng)。3)斷面測量和橋位放樣。通常情況下，GPS測量技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的進(jìn)度疊加，其僅可以滿足路橋使用測量精度要求。借助全站儀進(jìn)行測量過程中，會(huì)受到各方面因素的影響和限制，無形之中增加了橋位放樣工作的難度，此時(shí)GPS測量技術(shù)放樣點(diǎn)位操作則更加方便。斷面測量是路橋施工的重要測量內(nèi)容，測量各個(gè)樁點(diǎn)的橫截面是相關(guān)規(guī)范提出的要求。GPS進(jìn)行斷面測量無需搬站點(diǎn)，操作效率大大提高。4)高程控制的測量。實(shí)際上，在進(jìn)行路橋施工過程中，GPS測量技術(shù)具有如下幾個(gè)方面的優(yōu)勢：a.可以對人力無法測量的地形進(jìn)行有效測量，而且測量數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。b.全面覆蓋。GPS測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對各種地形的全方位、實(shí)時(shí)測量，并根據(jù)地形變化來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，從而有效降低測量誤差。c.GPS測量技術(shù)的精度可以滿足四等水準(zhǔn)精度要求，在實(shí)際工程施工中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

4 GPS在路橋施工中的應(yīng)用

首先，靜態(tài)GPS的應(yīng)用趨勢。在進(jìn)行路橋線路勘測過程中，靜態(tài)GPS定位技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，其可以有效提高路橋線路勘測的準(zhǔn)確性。通常情況下，靜態(tài)GPS技術(shù)理論被應(yīng)用到GPS測量技術(shù)之中，而且操作規(guī)范逐漸成熟，從而為實(shí)現(xiàn)路橋工程的控制測量奠定了良好的基礎(chǔ)。

其次，動(dòng)態(tài)GPS的應(yīng)用趨勢。動(dòng)態(tài)GPS定位技術(shù)中航測成圖和輔助建立模型成為了一大應(yīng)用趨勢。傳統(tǒng)航測成圖定位技術(shù)在平面位置、高程測量過程中需要結(jié)合實(shí)際情況對每個(gè)對象設(shè)置4個(gè)～6個(gè)控制點(diǎn)，但是該過程中需要消耗大量的時(shí)間、人力、物力。在GPS的輔助下，航測成圖的建立工作將更加方便快捷，能夠有效的節(jié)省時(shí)間、人力、物力。RTK技術(shù)的觀測質(zhì)量很高，觀測數(shù)據(jù)的精度達(dá)到了厘米級(jí)。同時(shí)，這一技術(shù)還能用于橫縱面的測量及野外觀測數(shù)據(jù)采集等多個(gè)方面。將常規(guī)全站儀與RTK技術(shù)結(jié)合，能夠充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢，完成各種測量環(huán)境的測量工作。

5 結(jié)語

路橋施工中GPS測量技術(shù)的應(yīng)用具有多個(gè)方面的優(yōu)勢：第一，控制網(wǎng)選點(diǎn)靈活，布網(wǎng)方便不受網(wǎng)形、通視限制；第二，GPS接收機(jī)觀測智能化、自動(dòng)化，觀測時(shí)間逐漸減少，作業(yè)強(qiáng)度逐漸降低。為此，應(yīng)不斷促進(jìn)GPS測量技術(shù)在路橋施工中的推廣應(yīng)用，充分發(fā)揮GPS測量技術(shù)的優(yōu)勢。

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