公路桥梁测量中GPS技术的应用

摘 要：随着设计科技的不断发展,GPS技术于我国公路测量领域正式引进之后,从GPS技术相对静态的定位系统一直发展到实时动态的定位系统（GPS-RTK）,从实际公路路线、大中型桥梁以及隧道建筑施工工程的控制测量,再到桥梁公路路线的中线三维进行放样测量,由此可见对于GPS技术的应用可谓是方兴未艾.文章中作者有针对性地分析和探讨了当前GPS技术于公路工程以及桥梁工程施工测量作业中的具体应用,仅供同行参考.

关 键 词：GPS技术；GPS-RTK系统；公路桥梁；精度测量

在桥梁和公路工程施工建设的各个阶段均离不开施工和测量作业,那么其测量作业的精度以及速度又是影响着整个工程施工质量以及进度的关键之处,伴随现代施工建筑中GPS技术的快速发展,其在桥梁公路与工程测量作业中的应用能够解决上述两个关键性的问题,同时GPS技术也是公路外业测量作业的一项重大性技术革命.因此在文章中作者主要分析和介绍了GPS技术（换言之,实时动态定位技术）在现代公路工程测量作业中的特点及其具体应用,希望能够使其主要作用更加深入人心.

1GPS技术概述

全球定位系统技术,也就是GPS技术（GlobalPositioningSystem）.GPS技术是当前美国陆海空三军共同研制的卫星导航定位系统,因此具有精确性、全球性、全天候、连续性、实时性导航定位功能以及定时功能,因此GPS技术能够为实践中的各类用户提供非常精密的三维坐标定位、速度定位以及时间定位技术.单点导航定位技术和相对测地定位技术是当前GPS应用过程中的两个主要方面；对于实践中常规测量作业而言,其相对于测地定位是较为主要的应用形式.那么运用GPS技术进行定位的根本原理,也就是以GPS定位卫星以及实际用户接收机天线间的距离（或者是距离差）的观测作为基础,并且依据已知的卫星瞬时定位坐标来最终确定出该用户接收机天线所对应的相关点位坐标,那么也就是待定点的具体三维坐标（x,y,z）.因此可以了解到,GPS技术定位的关键所在,也就是精确测定出相关用户的接收机天线一直至GPS定位卫星之间的实际距离.为了能够满足测量高精度的基本需要,当前广泛运用的是GPS技术相对定位法.GPS技术相对定位,也就是若干台接收机同步进行跟踪,那么跟踪相同的GPS定位卫星以最终能够确定出各个接收机间实际位置的一种手段.在GPS技术的绝对定位功能应用中,其测量结果通常会受到卫星轨道的误差、钟差以及信号传播等方面误差产生的影响,但是上述误差对于定位观测量产生的影响具备一定的关联性,所以,若是运用这些观测量到的不同线性组合进行GPS技术相对定位,可以有效地消除或者是减弱这些误差产生的影响,最终能够显著提高GPS技术定位的精度.

2GPS技术在公路桥梁施工测量中的优势

对于GPS技术的控制网,不仅对其边长方面具有相对严格的规定,同时对于网形也具有很大程度的限制.在实际《工程测量规范》中已经写明,在GPS技术定位的三角网中三角形,该三角形的内角一定要始终大于30°,那么即使是在测量中受到了地形方面的限制,该三角形的内角也必须要保证于大于25°的区间之内.但是在实际上,有一些工程测量项目因为之前受到过比较大的地理环境因素影响,其三角形网形根本无法符合上述规范中的要求,因此就能够考虑使用GPS技术全球定位系统来进一步代替常规的定位和测量方法.现阶段GPS技术拥有着全天候及其直接测量待定点的三维坐标等优势特性,因此其用于公路桥梁的建筑施工测量中,也就正好能够发挥出其自身拥有的这些非常得天独厚的技术性优势.

3GPS定位系统在桥梁施工中的应用

在目前的公路桥梁施工作业中,测量作业所担负起的关键任务是对于控制网的精确布设、测量、检核以及结构物的放样作业.在传统的桥梁施工作业中,其施工测量控制网通常需要布设成三角网或者是导线网,因此运用经纬仪配合着测距仪或者是运用全站仪进行室外作业的数据采集,通常需要耗费非常大量的人力与物力.

3.1在控制测量中的应用

因为公路和桥梁自身方面的特点,公路桥梁施工控制网边长通常比较长,尤其是跨越一些大江大河时使用到的特大型公路和桥梁,其更是具有跨度非常大的主要特点,那么这个特点也就给相对传统的测量方法增加了很大难度.伴随跨海大桥的研发和出现,GPS技术更能够体现其不可替代的优越性,因此运用GPS定位方法要比用传统定位方法进行测量作业更加具有优势.运用GPS定位技术的静态定位法,在进行公路桥梁控制网的测量作业中,因为其并不受到外界环境的干扰,因此可以大大缩短了室外作业的观测时间,最终显著提高了工作效率.

3.2在施工测量中的应用

3.2.1水中墩交会定位

依照相对传统的施工技术手段,对于水中墩的定位测量通常需要采用前方交会技术进行.但是对于一些有的大桥,其中一些桥址所处的江面比较开阔,因此这会无形中给交会测量带来了比较大的困难.那么在这种情况之下,采用GPS动态定位技术（RTK技术）便能够很好地发挥出了其不可估量的显著优势.

在此基础上,RTK（RealTimeKinematic）定位技术是现阶段一种实时动态的测量与定位技术,其是以载波相位观测量技术为依据的实时差分GPS定位技术.在公路与桥梁测量作业中采用上述方法,需要在水中墩定位之时于基准站上安置好一台GPS定位接收机,对于其所有能够观测到的GPS定位卫星还需要进行连续观测,并且将其观测到的数据最终通过无线电传输到设备中,实时地发送到在定位船上进行移动观测（1～3s）,最终再传至GPS接收机中,这样也就可以实时得出了该点的三维定位坐标,其精度可以达到2～5cm.

3.2.2在塔柱施工中的应用

伴随当前建筑工程中大型斜拉桥的逐渐出现,因为其造型方面的美观和轻巧更加能够适应现代化社会发展的需求,因此越来越多的斜拉桥建筑工程应运而生.但是伴随而来的建筑施工难度也大大地增加了,这也是当前一个亟待解决的问题.现阶段公路桥梁建筑施工技术日新月异,那么斜拉桥塔柱建筑的高度也正在不断地增长,这时究竟怎样控制好塔柱的斜率,也便成为了一个非常重要的问题.

3.3GPS高程控制测量

GPS定位技术可以使用高精度来最终获取点与点之间的大地高度之差.再一次将它们转化成为适合于当前施工测量作业的正高度差过程中,作业人员还需要重点注意大地水准面的异常性更改现象.这类转换由于其重力测量信息等方面因素的影响,一般都采取了GPS水准法,运用同名点中的相应正高以及GPS大地高,通过一系列数学计算模型取得其相互之间的高度差转换关系.

4结束语

现如今,公路桥梁建设施工技术及其施工测量工艺已经越来越先进,由于大桥建设地点的附近地理环境又颇为复杂,因此相对传统和经典的定位与测量技术己经较难真正满足桥梁建设作业的需要.伴随当前GPS定位技术的迅猛发展,为公路和桥梁控制测量作业也提供了更加先进而高效的测量手段.目前将GPS相对定位测量技术应用在桥梁的高度控制测量作业中,不仅能够极大的促进了GPS技术自身的发展进程,同时对于公路桥梁的施工作业和控制测量发展也具有很大的意义.