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浅谈GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用杨阳

发表时间：2020/9/23 来源：《基层建设》2020年第17期作者：杨阳

[导读] 摘要：随着科学技术的发展，我国的GPS技术有了很大进展，并在道路桥梁工程中得到了广泛的应用。

        北京城建道桥建设集团有限公司北京市 100124
        摘要：随着科学技术的发展，我国的GPS技术有了很大进展，并在道路桥梁工程中得到了广泛的应用。GPS测量技术在工程测量中具有应用范围广、作用性强和工程测量精准度更高的优势。因此在工程建设施工过程中合理运用GPS测量技术，对于提高工程建设施工的效率和保证工程的施工质量等方面都有非常重要的意义。随着GPS测量技术的不断发展，其测量技术不仅在工程建设施工的前期和中期的相关工作中得到更多应用，其在工程后期的变形监测上也开始广泛应用，由此我们可以看出GPS测量技术如今的工程测量中所发挥的重要作用。本文我们就对GPS测量技术在工程测量中的应用进行分析，希望广大建筑行业从业者能够加以补充和借鉴。
        关键词：GPS测量技术；工程测量；应用分析
        引言
        在道路桥梁工程测量的过程中，应用GPS技术能够提供更加精准的三维坐标，从而促进测量精确度的有效提升，为道路桥梁工程建设提供更好的指导。GPS技术还能提升工程测量的自动化程度，对于测量效率提升非常有效，从而达到节约测量时间的作用。基于此，本篇文章首先从GPS测量技术以及其本身所具有的各项特性为线索，然后对于这些特性在工程测量当中的具体使用进行了具体的展开，这样一来可以更好去探讨工程测量当中的GPS测量技术的准确并且合理使用内容。
        1GPS测量原理概述
        GPS技术的应用需要相应的设备进行辅助，包括GPS卫星星座、信号接收机以及相应的地面监控系统等。在利用GPS技术开展测量工作时，GPS接受装置需要对无线电传输时间进行测量，并根据相应传播速度来计算传输距离，最后才能确定最合适的测量位置。在道路桥梁工程测量中应用GPS技术，通过将卫星作为动态空间当中的已知点，依据距离交会原理来测算出接收机的具体三维坐标。卫星不断向接收机发送星历参数以及相关的时间信息，地面监控系统则是负责计算接收机的相应三维数据。根据定位方式的差别，GPS测量包括单点、差分这两种定位方式，单点定位通常只能伪距进行观测量，经常被应用到导航定位当中，而差分定位则是需要利用两台以上的接收机进行伪距或相位观测量，能够比较准确的确定观测点之间的相对位置，经常被应用到工程测量当中。根据定位接收机所处运动状态的差别，可以将其划分为静态和动态两种定位方式，静态定位就是接收机在各个流动站上均处于静止状态，观测时进行GPS捕获以及跟踪的过程是不变的，在同一时间接收基准站观测数据和相关卫星数据。利用接收机能够比较准确的测算GPS信号的具体传播时间，利用卫星在轨位置可以及时解算出用户站的三维坐标。动态定位就是接收机对运动物体的相应运行轨迹进行测定，测量前要首先进行初始化，在某一控制点进行一定时间的静止观测，之后流动站会依据设置好的采样间隔进行自动观测，同时对基准站的相关数据进行同步观测，最后确定出相关采样点的具体空间位置。
        2工程概况
        济南至乐陵高速公路南延工程是山东省高速公路规划路网的重要组成部分，本项目位于山东省济南市北部，路线呈南北走向，起点位于济乐高速与青银高速连接的崔寨西枢纽互通立交，顺接济乐高速，终点位于济广高速现状华山立交处，路线涉及济南市的浏阳县、历城区、天桥区。本标段为第二合同段，桩号为K12+149.679～K15+418.266共计3.269公里，项目施工内容包括：路基、路面、桥涵、通信和电力管道与预埋（预留）基础、收费设施（不含收费站雨棚）及地下通道、绿化景观工程及荷花路改路等设计图纸中标明的全部施工内容，不包含交安、机电、管理用房及等。本标段全线采用双向四车道高速公路技术标准建设，设计速度100km/h；路基横断面采用整体式：总宽度28.5m（兼顾预留远期改造双向六车道城市快速路条件）中央分隔带宽2m，两侧路缘带宽1.5m，两侧行车道宽2×3.75m，两侧硬路肩宽3.5m，两侧土路肩宽0.75m。
        3GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用方案
        3.1施工测量过程中的注意事项
        放线精度应满足设计和有关规范的要求。根据甲方所交控制桩点，由项目部测量队组织对所交桩点进行精密复测，并及时将复测结果送报监理工程师。复测精度符合有关规定要求后，将精密导线及精密水准点引至施工场地附近。在布设加密控制点时要考虑点的稳定性，以及施工期间的测量精度要求。在施工过程中，项目部测量队主要对施工定位测量、控制测量的工序检查复核。测量原始记录、资料、计算、图表真实完整，不涂改，并妥善保管。测量仪器按计量部门规定定期检定和日常保养，保证仪器设备状态良好。认真贯彻执行测量复核制度，外业测量资料必须经过第二人复核，内业测量成果必须二人独立计算，相互校对，做到步步有复核，确保测量成果的准确性。

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        3.2静态相对定位技术
        静态相对定位技术目前被广泛的应用于工程测量的工作中，静态相对定位技术主要分为两种：①GPS1+N模式（即快捷静态测量模式）；②常规静态测量模式。GPS1+N模式是一种通过相对位置进行定位的模式，测量人员必须通过两个以上已知坐标点来进行位置定位和数据处理，首先将一台GPS测量仪的接收机设置为基准站，另外一台或者多台设置为移动站，通过移动站与基准站之间的相对位置关系，再通过已知点的坐标信息可以获得测量点的绝对位置。GPS1+N的测量模式主要应用于对区域范围内进行地形测绘或者进行工程放样作业等，其相对于传统的常规测量方式具有速度快，无需通视，测量精度高等优势。常规静态测量则是利用至少3台或者3台以上的GPS接收机来进行测量工作，利用两个已知坐标点可以或者未知坐标点的坐标，可以同步观测的卫星在四颗以上甚至更多，测量人员设定的观测时间虽然有一定的限制条件，但是观测时间通常可以达到45min以上，可以最大限度地实现观测时间的延长以及效率的提高。和上个技术模式相比，该技术主要适用于范围比较大、规模比较大的控制系统。
        3.3关于动态相对定位之中
        GPS测量技术的具体使用主要物质基础是要对GPS信号进行具体应用的动态相对定位技术，而且对于观测目标的其他参照物的时间和位置以及距离和具体定点等等内容都进行了具体的分析。实时监控状态是依靠GPS动态定位所实现的，而且它是通过对卫星载体上的GPS信号设置进行利用，然后用信号接收机来对GPS定位天线完成实时的监测。在其动态相位对定位技术当中，GPS技术将采取基准站来已经所收集到的信息进行转发然后送达到流动站。此后再利用流动战队信息已经其数据的处理最后形成科学的数据链，这就可以更加便捷基准站将其所收集到的有关信息在较短的时间之中传播到流动站当中。依据实际情况来看，GPS动态相对定位主要用于道路的勘探当中。GPS动态相对定位技术能够很好地对道路勘测的曲线和直线进行观测，然后能够更加快捷的使道路的工作人员在短时间当中对道路进行养护与维修工作的进展。并且在其道路的勘测过程当中使用这项GPS动态相对定位技术，能够让其在一定程度上对其整体的工程量进行一定的缩减，这主要是因为GPS动态相对定位技术在事先已经完成了对其工程测量的一部分内容，这样在后期就可以减少对这部分测量内容的完成。所以，这项技术在道路勘测当中的具体应用，能够在很大程度上节约对其道路勘测与开发以及维修和养护等费用，然而更好地提高道路应用的整体效益及效率。
        3.4高程控制
        首级网布设成环形网，加密网布设成附合路线或结点网。高程精度不低于四等水准。现场高程控制点应在首层控制网上进行加密，引测精度按四等进行，前后视距不大于100m，两点间高差中误差不超过±3mm。为了便于保护，水准点与平面控制点应布置在同一桩位上，采用DSZ2型的水准仪和双面尺法进行观测。其主要技术要求：四等水准每一千米高差全中误差+10mm，环线闭合差为±20√Lmm（L往返导线总长，单位km），山岭区±6√n（n为测站数），视线长度小于100m，前后视较差5m，前后视累积10m.偶然中误差小于5mm，视线离地面最低高差0.2m。往返观测各一次或单次两次架站，仪器高变动0.1m以上。采用水准测量专用记录簿记录数据：作业完成后对数据进行检核，然后对数据进行平差，平差结果应符合规范等级标准，否则，将不可使用。为确保整个工程水准测量的准确无误，需对首级水准控制点进行复核并记录好数据，将测量成果整理并做相应平差，将其成果上报监理工程师，由监理确认后才可进行下一道工序。
        4GPS测量技术在工程测量中的实际应用和发展趋势
        随着工程建设的不断发展，工程测量涉及的范围更广，对测量的要求也越来越高。GPS测量技术在各项基础建设项目中都被广泛的应用。因为GPS测量技术分类的不同，因此可以根据实际情况来选择不同的技术类型进行测量，这也使其相较于传统的测量方法来说具有无可比拟的优势。因此在高速发展的行业背景之下，GPS测量技术作为一项新兴的技术，必将获得非常显著的发展趋势。相关单位也应该对这一技术的发展和创新给予重视。了解GPS测量技术应用于工程测量的未来发展形式，基于工程测量的需求来确定GPS测量技术工艺的研发目标，保证其在技术创新时的针对性。
        结语
        综上所述，在道路桥梁工程测量过程中，应用GPS技术具有诸多优势，不仅能够显著提升测量准确度，而且还能有效减少外部因素对测量工作的影响，提升测量效率，节省测量工作时间。因此应当将其广泛应用到道路桥梁工程测量工作中，尤其是测绘网控制等工作中，确保相关测量工作的效果，为后续道路桥梁工程施工的开展奠定良好的基础条件。
        参考文献：
        ［1］马忠贺．道路桥梁工程测量中的GPS技术应用［J］．交通世界，2018（24）：56-57．
        ［2］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（9）：268-269．
        ［3］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．