基于公路橋梁施工控制測量中GPS的應(yīng)用

文/陳小浩 中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司 江蘇南京 210000

GPS 是一個(gè)包含太空衛(wèi)星、地面監(jiān)視系統(tǒng)和GPS 接收器的系統(tǒng)，功能多樣且易于使用，這在中國是最受歡迎的導(dǎo)航系統(tǒng)。另外，GPS系統(tǒng)還可以向用戶提供時(shí)間數(shù)據(jù)，由于GPS 精度高，可以消除地理?xiàng)l件的局限性，可以更好地解決現(xiàn)有技術(shù)必須考慮地理差異而進(jìn)行多次變換的問題，也解決了測量誤差的問題，反映了GPS 系統(tǒng)在生活以及工程中的廣泛應(yīng)用[1]。

1、GPS 技術(shù)的技術(shù)特征

GPS 技術(shù)提供了許多用于控制測量的技術(shù)功能。通常，可以區(qū)分以下七種類型：第一個(gè)特征是極高的定位精度。傳輸傳統(tǒng)的紅外設(shè)備，與大型紅外設(shè)備相比，其測量精度遠(yuǎn)高于紅外設(shè)備，且傳輸?shù)木嚯x可以達(dá)到更遠(yuǎn)。第二個(gè)特征是可以為坐標(biāo)提供可用于測量高度的三維元素。第三個(gè)特點(diǎn)是它可以全天候工作，而不會發(fā)生氣候變化。第四個(gè)特點(diǎn)是對站點(diǎn)的要求很小，不需要互聯(lián)互通;第五個(gè)特點(diǎn)是觀察速度快，觀察時(shí)間通常只有半個(gè)小時(shí)左右;第六個(gè)特點(diǎn)是操作簡單，直到選擇點(diǎn)的定位和天線的對準(zhǔn)完成為止。諸如監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理之類的其他步驟可以由電子設(shè)備自動執(zhí)行，第七功能是功能的全方位性，并且除了跟蹤和導(dǎo)航外，還可以實(shí)現(xiàn)諸如測量時(shí)間和速度的功能，這對于傳達(dá)道路建設(shè)的各個(gè)方面都是有著積極影響的[2]。

2、基于GPS 系統(tǒng)在公路橋梁施工控制測量中的具體應(yīng)用

2.1 GPS 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對公路橋梁高程控制測量

GPS 高度測量（一種使用全球定位系統(tǒng)（GPS）直接測量點(diǎn)的海拔或間接確定地面點(diǎn)的正常高度的方法，使用GPS 直接測量技術(shù)間接確定地面點(diǎn)的正常高度。在本節(jié)中標(biāo)記所有GPS 點(diǎn)，選擇測量范圍內(nèi)滿足高度調(diào)整要求的GPS 點(diǎn)數(shù)量，并使用測量水位和計(jì)算所有GPS高度的方法測量正常高度基于高度調(diào)整的級別或表面調(diào)整方法，與正常高度的偏差允許您確定暴露區(qū)域中其他GPS 點(diǎn)的正常高度。在測量和管理公路橋梁的施工時(shí)，GPS 接收有關(guān)高度差的高精度科學(xué)數(shù)據(jù)，并相應(yīng)地處理結(jié)構(gòu)的實(shí)際要求數(shù)據(jù)使之與路橋施工的控制測量所需的正高度差更加一致。應(yīng)該注意的是，該水平是正常的，并避免由于異常引起副作用。

2.2 GPS 技術(shù)在公路橋梁施工控制測量的應(yīng)用

由于測量精度高，因此可以將GPS 系統(tǒng)的GPS 誤差控制在1 毫米以內(nèi)，這可能導(dǎo)致需要極高精度的項(xiàng)目的控制測量。當(dāng)使用GPS 系統(tǒng)進(jìn)行測量時(shí)，其應(yīng)用原理是基于邊長限制，方位角和差異將系統(tǒng)中的控制網(wǎng)絡(luò)與測量控制網(wǎng)絡(luò)有效連接起來，從而可以滿足極高的精度要求。因此，可以有效地避免由于偏斜現(xiàn)象的存在而導(dǎo)致的由結(jié)構(gòu)控制的測量引起的障礙。基于GPS 系統(tǒng)，建筑系統(tǒng)可以細(xì)分為一系列控制子網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)逐漸減少了軸線之間的連接，因此技術(shù)測量不僅可以達(dá)到極高的精度，而且可以為人員建立快速的測量奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 GPS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對公路橋梁放樣測量中的應(yīng)用

公路橋梁施工過程中重要的步驟是放樣測量。公路橋梁的建造使用GPS 技術(shù)，橋梁位置的測量可以在GPS 測量技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。由于其高精度，可以保證正確的標(biāo)記，定位以避免施工錯(cuò)誤。例如，在構(gòu)建施工管理網(wǎng)絡(luò)時(shí)，土木工程師可以設(shè)置GPS 參考站和橋梁管理網(wǎng)絡(luò)中心，并對兩個(gè)工作站進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以測量任務(wù)并確保橋梁坐標(biāo)正確。因此，可以說GPS 技術(shù)的使用避免了在施工過程中發(fā)生錯(cuò)誤，提高了施工和施工過程中的測量精度，并確保了施工工作的完成。

2.4 應(yīng)用GPS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對公路橋梁進(jìn)行施工測量中應(yīng)注意的問題

（1）對于GPS 接收器，不同型號的穩(wěn)定性和信號的接收有很大不同。為避免在實(shí)際結(jié)構(gòu)測量中出現(xiàn)較大誤差，選擇可靠的GPS 接收器尤為重要。（2）還需要使用科學(xué)的方法來執(zhí)行校準(zhǔn)測量工作的復(fù)雜過程，以便可以執(zhí)行性能測試，從而可以有效地提高GPS 技術(shù)的測量水平。（3）為了提高對路橋的測量控制的準(zhǔn)確性，交通部門還應(yīng)提高檢查員的培訓(xùn)水平，以不斷提高人員的專業(yè)能力，最后，最好對路橋進(jìn)行控制，從而打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3、GPS 技術(shù)應(yīng)用于公路控制測量的工程實(shí)例

在此，僅以實(shí)際的道路工程為例來說明GPS 控制測量能效的實(shí)際應(yīng)用。公路建設(shè)區(qū)覆蓋了普通山區(qū)的30%和高山地形的70%，總長度約為170 公里。植被茂密，能見度較差，用常規(guī)的控制測量方法很難測量。為此，將GPS 技術(shù)用于控制測量：選擇了278 個(gè)一級GPS 點(diǎn)和82 個(gè)四階GPS 點(diǎn)。有了8 個(gè)GPS 接收器，所有測量和控制工作都可以在一個(gè)月內(nèi)完成，最終測量的準(zhǔn)確性非常高。以第一層的GPS 點(diǎn)為例，對兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置的計(jì)算表明，網(wǎng)絡(luò)中最薄弱的點(diǎn)的誤差僅為0.45 cm，最薄弱的鄰近點(diǎn)的相對誤差也僅為0.54 cm，相對誤差頁面長度只有17,000。這完全符合第一級GPS 網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要求。在計(jì)算平面坐標(biāo)的同時(shí)，可以使用全站儀測量實(shí)際頁面長度，并比較并排的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以滿足高速公路建設(shè)的設(shè)計(jì)要求。從以上示例可以看出，公路設(shè)計(jì)中使用的GPS 測量不僅測量精度高，而且工作效率高，從而顯著提高了工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際質(zhì)量。

結(jié)語：

利用GPS 技術(shù)來改善道路的監(jiān)測和測量工作是多方面的，因此一方面不可能研究和開發(fā)進(jìn)一步的應(yīng)用，有必要分析具體的應(yīng)用機(jī)制，掌握GPS 技術(shù)在公路管理測量中的所有優(yōu)化因素，全面完善優(yōu)化功能，以確保GPS 技術(shù)不會出現(xiàn)異常發(fā)展。僅在一個(gè)因素上對技術(shù)使用進(jìn)行優(yōu)化，這在一定程度上可能會使得未來發(fā)展中的GPS 技術(shù)僅在道路管理測量中顯示出對因素進(jìn)行優(yōu)化的效果，這不利于技術(shù)使用的全面改進(jìn)，我們應(yīng)該全方位，多層次的對此問題進(jìn)行深入考慮。因此，應(yīng)考慮開發(fā)高速公路控制檢查的要求，逐步進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用的研究和開發(fā)，從而更好地將GPS 技術(shù)應(yīng)用到工程測量中來。