公路橋梁工程測量技術(shù)與測繪技術(shù)的應(yīng)用

楊志斌 林磊

摘要：我國公路橋梁事業(yè)近幾年來發(fā)展迅速，但由于其工程具有獨特性，因此對于工程施工的速度和精度都有更高的要求，測量、測繪技術(shù)在整個公路橋梁工程中都得以體現(xiàn)，因此對于其測量儀器的精密度與準(zhǔn)確性要求也更高，而伴隨科技的發(fā)展，測量、測繪技術(shù)近幾年來也發(fā)展迅速，本文對在公路橋梁工程建設(shè)中測量、測繪起到的作用進(jìn)行了簡要說明，重點對測量、測繪技術(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)用進(jìn)行研究，希望未來我國的公路橋梁事業(yè)可以發(fā)展的更好。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁工程;測量技術(shù);測繪技術(shù)

公路橋梁工程因其具有橋墩高、橫跨度大、施工類型繁雜等特點，因此對于橋梁架設(shè)速度以及精密度要求較嚴(yán)苛，同時公路橋梁工程對于測量、測繪自動化要求極高，以往的儀器已無法滿足其需求。這時新的測量、測繪技術(shù)隨著科技的發(fā)展逐漸被廣泛應(yīng)用，這些新興技術(shù)在作業(yè)方式以及技術(shù)手段等方面都與以往不同，而正是這些技術(shù)的興起也意味著公路橋梁工程走進(jìn)了又一個階段。

1.公路橋梁工程中測量、測繪技術(shù)的作用

測繪技術(shù)是結(jié)合測量與繪圖的一個內(nèi)容豐富的測繪體系，其中包括測繪儀器、測繪的發(fā)展與形成史、遙感技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、GPS以及數(shù)字化測圖等等。而當(dāng)測繪技術(shù)具體應(yīng)用于公路橋梁施工中時，則是利用對公路橋梁進(jìn)行地質(zhì)勘查，并結(jié)合實際地貌進(jìn)行設(shè)計，從而采取最為合適的施工方法，并在工程結(jié)束后定期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)檢查的一個過程。

在進(jìn)行公路橋梁建設(shè)時，在項目施工前測繪技術(shù)應(yīng)用較為突出，想要獲取施工地點的基本情況就需要相應(yīng)數(shù)據(jù)的支持，而利用地理信息系統(tǒng)則可快速獲取到所需要的內(nèi)容。并且可以通過對于地理信息數(shù)據(jù)庫的建立來對數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊分析，同時施工地點的環(huán)境與地理空間等數(shù)據(jù)也可在數(shù)據(jù)庫內(nèi)找到相應(yīng)的模塊，高效準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持會給后續(xù)施工帶來極大的便利。測繪技術(shù)是一項貫穿于公路橋梁施工全過程的一項技術(shù)，初期的勘查為建設(shè)者提供強有力的數(shù)據(jù)支持，并且在公路橋梁設(shè)計之初，相關(guān)設(shè)計人員所依靠的數(shù)據(jù)都是前期測量所得，在設(shè)計過程中依據(jù)相應(yīng)的需求對數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷采集，利用測繪技術(shù)不斷對設(shè)計規(guī)范加以完善，最終完成公路橋梁施工設(shè)計。

在進(jìn)行實地施工環(huán)節(jié)時，利用測繪技術(shù)施工人員可以在施工過程中不斷進(jìn)行測量和比對，進(jìn)一步完善公路橋梁施工。公路橋梁施工完成后，還可利用測繪技術(shù)對后期的養(yǎng)護(hù)和檢查進(jìn)行定向跟蹤，特別是對于養(yǎng)護(hù)工作來說，測繪技術(shù)所體現(xiàn)的價值更為明顯。公路橋梁養(yǎng)護(hù)從廣義上來說是指為確保公路橋梁得以安全通車而采取的一些間接措施，比如建立相應(yīng)規(guī)章制度、完善檔案管理系統(tǒng)、設(shè)置專項應(yīng)急方案等等。而公路橋梁養(yǎng)護(hù)從狹義來講則是指對公路橋梁進(jìn)行相關(guān)檢查、評估、維修、鞏固等工作，以此使得公路橋梁可以長期處于正常完好的狀態(tài)。建立公路橋梁檔案可以有助于對其進(jìn)行監(jiān)控，而收集地理數(shù)據(jù)信息可以不斷提高公路橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)，而在最后查驗環(huán)節(jié)，要結(jié)合實際情況對公路橋梁進(jìn)行分析研究，制訂出最為適用的加固養(yǎng)護(hù)方法。總之測繪技術(shù)貫穿于公路橋梁施工的全過程，同時所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為日后公路橋梁建設(shè)打下堅實的數(shù)據(jù)根柢，更有助于公路橋梁建設(shè)的發(fā)展。

2.測量、測繪工作在設(shè)計階段的應(yīng)用

2.1橋梁測量內(nèi)容

在對公路橋梁設(shè)計之初，首先要對其進(jìn)行設(shè)計和勘測，從而對公路橋梁本身結(jié)構(gòu)進(jìn)行掌握，也方便后續(xù)工作的順利開展。因此測繪地形圖就成為了設(shè)計之初的首要工作，當(dāng)進(jìn)入具體施工階段要建立有效的公路橋梁控制網(wǎng)，對橋墩、橋臺、梁體結(jié)構(gòu)等實行施工放樣，保證公路橋梁施工的精準(zhǔn)度，同時還要對橋梁變形進(jìn)行觀測目的是為了橋梁可以有效安全運營。

2.2繪制大比例地形圖利用VRS系統(tǒng)

（虛擬參考站系統(tǒng)）簡稱VRS系統(tǒng)，是利用GNSS基準(zhǔn)站對觀測到的數(shù)據(jù)采取計算機處理從而得到的一種模擬的數(shù)據(jù)觀測值，其優(yōu)點是精準(zhǔn)度高，具備可靠性，一定程度上增加工作效率。采取VRS系統(tǒng)進(jìn)行測量時，一臺GNSS接收機即可完成好幾臺GNSS接收機的任務(wù)，降低成本的同時工作效率也有大幅度的提升。以往的測圖方式要先做控制網(wǎng)，進(jìn)而進(jìn)行碎步測量，用VRS系統(tǒng)采集相應(yīng)碎部點屬性和坐標(biāo)即可利用繪圖軟件進(jìn)行地形圖的繪制，大大提高了工作效率。

2.3設(shè)計一體化系統(tǒng)在公路橋梁勘測中的應(yīng)用及建立

設(shè)計一體化在公路橋梁勘測中是利用當(dāng)代的信息條件來對以往公路橋梁勘測設(shè)計的一個換代，采用無人機對公路橋梁進(jìn)行航拍，并將所得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為影像，而后利用GPS技術(shù)獲取控制點的三維坐標(biāo)信息，利用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)最終完成繪制地形圖的工作。測繪技術(shù)中的遙感技術(shù)可將公路橋梁沿線的各種水文地質(zhì)信息進(jìn)行匯集，并能直接將所獲信息繪于遙感圖上，不僅勘測結(jié)果可以快速得到、資金投入也大大減少。將地質(zhì)、遙感信息及采集到的野外信息導(dǎo)入CIS（地理信息系統(tǒng)）中，即可對公路橋梁進(jìn)行初步設(shè)計、規(guī)劃、施工等一系列的操作，同時也為評估、勘測、立項等工作提供了信息技術(shù)支持。

3.測量、測繪工作在建設(shè)階段的應(yīng)用

3.1施工控制網(wǎng)的測量

公路橋梁因地理條件和所跨長度的不同會直接影響控制網(wǎng)的測量，通常公路橋梁兩級需布設(shè)平面控制網(wǎng)，首級控制網(wǎng)采取GPS靜態(tài)相對定位測量用于對橋梁軸線進(jìn)行控制。其具備成本低、精度高、效率快等特點。但在實際施工過程中有些控制點設(shè)計單位設(shè)計時無法滿足實際施工放樣的要求，加之有些點位會被損壞，所以控制測量網(wǎng)需加密，按主控網(wǎng)四等級布置，獲取有效三維坐標(biāo)點來對控制網(wǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確的測量?，F(xiàn)下這一方法在中小型公路橋梁施工中應(yīng)用較為廣泛，對于平面控制網(wǎng)的測量成效較為顯著，在一定程度上促進(jìn)了我國公路橋梁建設(shè)的發(fā)展。

3.2橋墩、橋臺施工測量

對于公路橋梁來說測量橋墩、橋臺是公路橋梁施工中最為重要的工作之一，其中心位置和縱軸線的測量更是重中之重，精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)可以確保公路橋梁施工更加方便，同時質(zhì)量方面也會更加可靠。通常采取的測量方式有交會法、直接測量法、電磁波測距法，比較常用的則是直接測量法，直接對橋梁橫、縱軸線位置進(jìn)行測量，對橋臺、橋墩不斷進(jìn)行精準(zhǔn)定位，保證公路橋梁得以安全使用。

3.3公路橋梁架設(shè)的施工測量

全橋貫通測量是在主纜架設(shè)前所需考慮的問題，不僅對橋臺和橋墩之間的距離要求較高，同時還要確保公路橋梁施工的安全性。因此，在進(jìn)行梁架設(shè)時高程測量利用全站儀三角高程法，地面測量利用全站儀坐標(biāo)法，輔以水準(zhǔn)儀鋼尺進(jìn)行復(fù)核，使得鋼梁接觸面始終保持在正確水平線上，將支架安裝軸線誤差縮為最小，盡可能保證公路橋梁架設(shè)的施工水平。

3.4施工測量新興技術(shù)超站儀、VRS

伴隨測量、測繪技術(shù)的不斷變化，一些新興的測量技術(shù)逐漸被應(yīng)用于公路橋梁實際工作中來，其中被人們廣泛利用的當(dāng)屬VRS系統(tǒng)，VRS系統(tǒng)可精準(zhǔn)對點線面進(jìn)行放樣，在公路橋梁進(jìn)行測量時采取VRS系統(tǒng)，相關(guān)人員只需將公路橋梁方位角、起點坐標(biāo)、曲線要素以及直線長度進(jìn)行輸入，系統(tǒng)會自動生成公路橋梁全線的放樣點坐標(biāo)，還可采取全站儀與VRS相配合的形式，將公路橋梁的精準(zhǔn)度不斷提升。利用超站儀進(jìn)行測量放樣時可不需要全站儀的配合，超站儀的工作原理是利用PTK技術(shù)來對精度進(jìn)行控制，在某些程度上提升了精度，加快了施工速度。同時，超站儀不受場地限制可應(yīng)用于各個領(lǐng)域，由于其具備的特點也被廣泛用于測繪行業(yè)。

4.測量、測繪技術(shù)在運營階段的應(yīng)用

4.1公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測中VRS系統(tǒng)的應(yīng)用

為強化對于公路橋梁的質(zhì)量監(jiān)管，相關(guān)部門在對公路橋梁進(jìn)行施工時要對橋梁柱位、橋梁軸線、橋梁支座偏位、橋梁高程等方面進(jìn)行質(zhì)量把控，以往的檢測方式是采用全站儀等進(jìn)行測量，不僅耗時長還極易受到控制點的影響而導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)。而隨著VRS技術(shù)的興起以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GPS的發(fā)展，現(xiàn)在只需利用VRS系統(tǒng)在其施工段內(nèi)設(shè)一點，此點作為基準(zhǔn)點，這樣移動站會自行將該標(biāo)段中公路橋梁所有的結(jié)構(gòu)檢測一遍，且耗時低、精度準(zhǔn)。

4.2公路橋梁變形監(jiān)測

因公路橋梁其本身的特殊性，對于其變形監(jiān)測包含靜態(tài)監(jiān)測和動態(tài)監(jiān)測，相應(yīng)對于監(jiān)測措施和技術(shù)要求也會更高。VRS系統(tǒng)較傳統(tǒng)監(jiān)測方式相比有著高效、精準(zhǔn)、速度快等特點，將數(shù)字水準(zhǔn)測量與VRS系統(tǒng)結(jié)合使用，用于監(jiān)測公路橋梁變形的花費會節(jié)省一半，監(jiān)測時間也會縮短三分之一。除了VRS系統(tǒng)還可使用測量機器人來檢測公路橋梁是否變形，測量機器人是在測站固定點安裝自動化全站儀，加上自動監(jiān)測軟件的配合，在計算機的全自動控制下進(jìn)行工作，可自動處理、采集、輸出變形點的三維數(shù)據(jù)，在線監(jiān)控也可遠(yuǎn)程控制測量機器人，這樣公路橋梁監(jiān)測全然實現(xiàn)了機器化、自動化、一體化的狀態(tài)。同時相比傳統(tǒng)監(jiān)測辦法，數(shù)據(jù)由測量機器人所測其指標(biāo)精度更為準(zhǔn)確，其測距精度高達(dá)1mm+1ppm，測角精度高達(dá) 0.5″。

除以上兩種方法外，三維激光掃描也可通過激光測距原理來對目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，該項技術(shù)不需與其它設(shè)備合作，不僅可以將掃描對象的形態(tài)特征與整體結(jié)構(gòu)完整掃描出來，還可在第一時間生成精準(zhǔn)的三維數(shù)據(jù)模型，避免對點數(shù)據(jù)進(jìn)行理解時受到其片面性和狹隘性的困擾。三維激光掃描較以往掃描技術(shù)相比具備高效、精準(zhǔn)、成本低等特征。此外，采取三維激光掃描這一測量方式，不僅可以對公路橋梁變形進(jìn)行良好監(jiān)測，還可對公路橋梁點位信息進(jìn)行收集，建成公路橋梁三維立體模型，以此對公路橋梁進(jìn)行定量分析，可以很好的對公路橋梁使用中所造成的變形、橋墩沉降進(jìn)行監(jiān)測。

5.結(jié)束語

綜上所述測量、測繪工作在公路橋梁施工中起著至關(guān)重要的作用，貫穿整個公路橋梁施工過程，同時公路橋梁工程的測量方式與作業(yè)方法也發(fā)生了巨大的改變，VRS系統(tǒng)、PTK系統(tǒng)、全自動機器人、三維激光掃描等新興測量、測繪技術(shù)勢必會逐漸成為以后公路橋梁工程測量的主體趨勢，這些手段不僅為公路橋梁建設(shè)提供了強大的數(shù)據(jù)保障，同時還促使公路橋梁工程逐步邁入自動化的行列，相信有了這些技術(shù)的支持我國公路橋梁行業(yè)一定會穩(wěn)步前行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李蕩.淺談現(xiàn)代測繪技術(shù)在道路橋梁工程中的應(yīng)用[J].價值工程，2018，v.37;No.500（24）：260-261.

[2]周韶曄.淺談測量技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用[J].門窗， 2018（3）：45-45.