浅谈GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用 李永伟

发表时间:2020/9/3   来源:《基层建设》2020年第11期   作者:李永伟1 李欣2 段景壮3 陈竞4
[导读] 摘要:改革后,在社会发展下,我国的科学技术水平不断进步,目前,GPS在道路桥梁工程测量中获得了广泛的应用,有效的打破了传统工程测量中的禁锢,让工人的工作强度大幅度降低,对工程测量的可靠性和精确度的提高有着巨大的帮助,在加强工程测量的发展方面具有非常重要的意义。
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        摘要:改革后,在社会发展下,我国的科学技术水平不断进步,目前,GPS在道路桥梁工程测量中获得了广泛的应用,有效的打破了传统工程测量中的禁锢,让工人的工作强度大幅度降低,对工程测量的可靠性和精确度的提高有着巨大的帮助,在加强工程测量的发展方面具有非常重要的意义。在当前时代特背景下,一定要进一步优化和更新GPS技术,对道路桥梁工程测量进行强化,合理的运用GPS技术,为工程建设打下坚实的基础。
        关键词:道路桥梁;GPS技术;应用
        引言
        GPS定位技术是上世纪70年代逐渐发展起来的,最初应用到军事领域的勘察和定位,能够实现360°无死角的勘察定位。且GPS技术实施不受时间及空间的限制,具有较高的精确性。发展到今天,GPS定位已经在工程测量中得到广泛的应用。特别是当前道路桥梁的建设中,GPS的定位测量更具有优势。在提升了工程测量精确地同时实现了工程实施的效率提升,有利于施工工期的缩短。
        1 GPS技术的概念及原理
        GPS即全球定位系统,其主要结构包括GPS卫星星座、地面监控系统、GPS信号接收机等,测量工作中,GPS接收装置先测量无线电的传输时间,再根据无线电传播速度将传输距离计算出来,确定测量位置。道路桥梁工程中应用GPS技术进行测量,其实就是以卫星为动态空间已知点,利用距离交会的原理确定接收机的三维坐标。卫星持续向GPS接收机发送自身的星历参数及时间信息,地面监控系统将接收机的三维数据计算出来,包括三维方向、运动速度、时间信息等。按照定位方式不同,GPS测量过程可分为单点定位与差分定位两种,单点定位是根据一台接收机的观测数据确定接收机的位置,这种方法只能采用伪距观测量,因此主要用于车船等载体的概略导航定位。差分定位则需要同时分析两台以上接收机的观测数据,既可以采用伪距观测量,也可以采用相位观测量,这两种方法均能够确定观测点之间的相对位置,主要应用于大地测量或工程测量。按照GPS定位接收机的运动状态不同,GPS可分为静态定位与动态定位,静态定位是指GPS接收机在每一流动站上都是静止的,其在观测过程中,捕获、跟踪GPS的过程是固定不变的,同时接收基准站与卫星的同步观测数据;通过接收机可以将GPS信号的传播时间精确的测量出来,利用GPS卫星在轨的已知位置,实时解算整周未知数与用户站的三维坐标。动态定位是指GPS接收机测定的是运动物体的运行轨迹,测量前先进行初始化工作,在一控制点静止观测数分钟,流动站再按照预定的采样间隔自动观测,并同步观测基准站的数据,最终确定出采样点的空间位置。
        2 GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用方案
        2.1精心布设测量网
        全面优化GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用方案,首先要充分利用该技术精心布设测量网,努力提高测量网的进度,当代GPS技术能够将测量精度调整到毫米(mm),非常细致。其次,GPS技术有静态差分技术和动态差分技术之分,前者可以通过建立基站来分析测量数据,准确进行定位,后者属于一种载波相位差分技术,能够准确定位坐标。
        2.2 GPS在工程变形监测中的应用
        变形监测技术主要用于监测构筑物地基的沉降情况,高层建筑物的整体倾斜情况以及监测大桥的位移情况。

变形监测技术主要是监测一些环境较为复杂、监测建筑物的尺寸较大以及监测技术较高的场合,一般的常规监测手段是通过水准测量的方法,对地基的沉降情况进行监测,传统的方法使用的是小角度测量方法,视准线法以及投点法,对地基沉降的情况以及整体倾斜的情况进行检测,当前GPS技术也能够在变形监测领域当中使用,比如说我们可以建立起高精度的GPS监测网,通过毫米级精度来直观的获得相对平面位移和相对数值,并且进一步通过全站仪进行比对,通过相关研究和实践,发现GPS技术可以取代边角网控制测量技术,具有较高的精度,在条件允许的状态下,可以通过GPS控制网更方便、快捷的进行使用。
        2.3应用GPS技术进行高程测量
        随着我国道路桥梁工程项目的不断增加,一些施工现场位于山区等复杂地形环境下的工程项目给高程测量带来了较大的困难,传统测量技术由于对通视条件等有较高的要求,因此无法满足施工的实际需要。而应用GPS技术则无需保持控制点间通视,可以利用卫星定位来实现对大范围、复杂地形的高程测量。在实际测量工作中,测量人员应根据施工现场的地形地势特点以及测量规范要求合理确定控制点数量以及控制点之间的距离,以保证测量的精度。同时可以利用静态定位等技术方法来完成高程测量。
        2.4应用GPS技术进行横纵断面测量
        在道路工程及桥梁工程的施工过程中,施工单位还可以应用GPS技术来进行线路横纵断面的测量。测量人员在实际测量时应首先利用GPS技术来准确测放道路中线位置,然后就可以通过GPS的动态定位技术结合绘图软件等来结合中线桩点坐标,进行所有桩点纵向断面和路线横断面的测绘了。与传统测量技术相比,利用GPS测量技术测量道路、桥梁的横纵断面能够提高数据采集的时效性、全面性和准确性,并且极大的减轻了测量人员外业测量工作的强度,减少了人为因素对测量结果的影响,还有效降低了测量成本,因此在道路、桥梁工程施工中得到了越来越广泛的应用。
        3工程实例
        某道路桥梁工程总长度8207m,主桥为双塔双索面钢箱梁斜拉桥,斜拉桥主孔跨度1090m,斜拉索长度582m;专用航道采用T型钢构梁桥,南北引桥采用预应力混凝土连续梁桥。测量过程中,首先进行GPS平面控制测量。根据GPS选点设置19个点,建造23座观测墩;根据项目精度要求制定严密的外业测量计划,测量时全部应用相同扼径圈天线进行观测;共应用6台GPS双频接收机;设置2个跟踪站,以提高基线解算的精度;完成所有外业数据测量后,进行数据检核,包括同步环、重复基线、异步环等,本次外业数据检核结果均能够满足工程要求。
        完成外业测量后需进行内业数据处理,可应用WGS84坐标系建立三维无约束平差,本工程基线向量的改正数低于3倍标准差,证明外业测量数据质量较高。GPS控制网地心坐标以跟踪站为固定点,应用基线解算结果传递坐标。完成平差处理后,最产点中误差为±0.64cm;以中央子午线120°为桥位控制网起算点,投影面为高斯椭球面,观测25条GPS独立基线边。
        结语
        总而言之,GPS技术在道路桥梁工程中的测量应用,能够方便进行更好的工程控制网建立,为道路桥梁基础性建设提供可靠的支撑,实现工程建设的效率和质量提升。GPS技术是传统工程测量技术的历史性变革,通过其测量方面的技术优势,实现了工程测量的精确度提升。但当前的GPS技术在道路桥梁测量中的应用还存在很多的不足之处,国家及相关的科研单位需要就GPS进行深入的技术分析和升级,确保其在工程测量中的适用性更高。
        参考文献:
        [1]李俊.浅谈GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用[J].建材与装饰,2017,(09):268-269.
        [2]胡克富.GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用分析[J].城市建设理论研究:电子版,2017(6):237.
        [3]张峰.GPS、RTK在高速公路工程测量技术中的应用分析[J].测绘与空间地理信息,2016(8):121-124.
        [4]张峰.GPS、RTK在高速公路工程测量技术中的应用分析[J].测绘与空间地理信息,2016(8):121~124.
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