公路橋梁測量中GPS技術的應用

梁興元

摘 要：隨著設計科技的不斷發展，GPS技術于我國公路測量領域正式引進之后，從GPS技術相對靜態的定位系統一直發展到實時動態的定位系統（GPS-RTK），從實際公路路線、大中型橋梁以及隧道建筑施工工程的控制測量，再到橋梁公路路線的中線三維進行放樣測量，由此可見對于GPS技術的應用可謂是方興未艾。文章中作者有針對性地分析和探討了當前GPS技術于公路工程以及橋梁工程施工測量作業中的具體應用，僅供同行參考。

關鍵詞：GPS技術；GPS-RTK系統；公路橋梁；精度測量

在橋梁和公路工程施工建設的各個階段均離不開施工和測量作業，那么其測量作業的精度以及速度又是影響著整個工程施工質量以及進度的關鍵之處，伴隨現代施工建筑中GPS技術的快速發展，其在橋梁公路與工程測量作業中的應用能夠解決上述兩個關鍵性的問題，同時GPS技術也是公路外業測量作業的一項重大性技術革命。因此在文章中作者主要分析和介紹了GPS技術（換言之，實時動態定位技術）在現代公路工程測量作業中的特點及其具體應用，希望能夠使其主要作用更加深入人心。

1 GPS技術概述

全球定位系統技術，也就是GPS技術（Global Positioning System）。GPS技術是當前美國陸海空三軍共同研制的衛星導航定位系統，因此具有精確性、全球性、全天候、連續性、實時性導航定位功能以及定時功能，因此GPS技術能夠為實踐中的各類用戶提供非常精密的三維坐標定位、速度定位以及時間定位技術。單點導航定位技術和相對測地定位技術是當前GPS應用過程中的兩個主要方面；對于實踐中常規測量作業而言，其相對于測地定位是較為主要的應用形式。那么運用GPS技術進行定位的根本原理，也就是以GPS定位衛星以及實際用戶接收機天線間的距離（或者是距離差）的觀測作為基礎，并且依據已知的衛星瞬時定位坐標來最終確定出該用戶接收機天線所對應的相關點位坐標，那么也就是待定點的具體三維坐標（x，y，z）。因此可以了解到，GPS技術定位的關鍵所在，也就是精確測定出相關用戶的接收機天線一直至GPS定位衛星之間的實際距離。為了能夠滿足測量高精度的基本需要，當前廣泛運用的是GPS技術相對定位法。GPS技術相對定位，也就是若干臺接收機同步進行跟蹤，那么跟蹤相同的GPS定位衛星以最終能夠確定出各個接收機間實際位置的一種手段。在GPS技術的絕對定位功能應用中，其測量結果通常會受到衛星軌道的誤差、鐘差以及信號傳播等方面誤差產生的影響，但是上述誤差對于定位觀測量產生的影響具備一定的關聯性，所以，若是運用這些觀測量到的不同線性組合進行GPS技術相對定位，可以有效地消除或者是減弱這些誤差產生的影響，最終能夠顯著提高GPS技術定位的精度。

2 GPS技術在公路橋梁施工測量中的優勢

對于GPS技術的控制網，不僅對其邊長方面具有相對嚴格的規定，同時對于網形也具有很大程度的限制。在實際《工程測量規范》中已經寫明，在GPS技術定位的三角網中三角形，該三角形的內角一定要始終大于30°，那么即使是在測量中受到了地形方面的限制，該三角形的內角也必須要保證于大于25°的區間之內。但是在實際上，有一些工程測量項目因為之前受到過比較大的地理環境因素影響，其三角形網形根本無法符合上述規范中的要求，因此就能夠考慮使用GPS技術全球定位系統來進一步代替常規的定位和測量方法。現階段GPS技術擁有著全天候及其直接測量待定點的三維坐標等優勢特性，因此其用于公路橋梁的建筑施工測量中，也就正好能夠發揮出其自身擁有的這些非常得天獨厚的技術性優勢。

3 GPS定位系統在橋梁施工中的應用

在目前的公路橋梁施工作業中，測量作業所擔負起的關鍵任務是對于控制網的精確布設、測量、檢核以及結構物的放樣作業。在傳統的橋梁施工作業中，其施工測量控制網通常需要布設成三角網或者是導線網，因此運用經緯儀配合著測距儀或者是運用全站儀進行室外作業的數據采集，通常需要耗費非常大量的人力與物力。

3.1 在控制測量中的應用

因為公路和橋梁自身方面的特點，公路橋梁施工控制網邊長通常比較長，尤其是跨越一些大江大河時使用到的特大型公路和橋梁，其更是具有跨度非常大的主要特點，那么這個特點也就給相對傳統的測量方法增加了很大難度。伴隨跨海大橋的研發和出現，GPS技術更能夠體現其不可替代的優越性，因此運用GPS定位方法要比用傳統定位方法進行測量作業更加具有優勢。運用GPS定位技術的靜態定位法，在進行公路橋梁控制網的測量作業中，因為其并不受到外界環境的干擾，因此可以大大縮短了室外作業的觀測時間，最終顯著提高了工作效率。

3.2 在施工測量中的應用

3.2.1 水中墩交會定位

依照相對傳統的施工技術手段，對于水中墩的定位測量通常需要采用前方交會技術進行。但是對于一些有的大橋，其中一些橋址所處的江面比較開闊，因此這會無形中給交會測量帶來了比較大的困難。那么在這種情況之下，采用GPS動態定位技術（RTK技術）便能夠很好地發揮出了其不可估量的顯著優勢。

在此基礎上，RTK（RealTimeKinematic）定位技術是現階段一種實時動態的測量與定位技術，其是以載波相位觀測量技術為依據的實時差分GPS定位技術。在公路與橋梁測量作業中采用上述方法，需要在水中墩定位之時于基準站上安置好一臺GPS定位接收機，對于其所有能夠觀測到的GPS定位衛星還需要進行連續觀測，并且將其觀測到的數據最終通過無線電傳輸到設備中，實時地發送到在定位船上進行移動觀測（1～3s），最終再傳至GPS接收機中，這樣也就可以實時得出了該點的三維定位坐標，其精度可以達到2～5cm。

3.2.2 在塔柱施工中的應用

伴隨當前建筑工程中大型斜拉橋的逐漸出現，因為其造型方面的美觀和輕巧更加能夠適應現代化社會發展的需求，因此越來越多的斜拉橋建筑工程應運而生。但是伴隨而來的建筑施工難度也大大地增加了，這也是當前一個亟待解決的問題。現階段公路橋梁建筑施工技術日新月異，那么斜拉橋塔柱建筑的高度也正在不斷地增長，這時究竟怎樣控制好塔柱的斜率，也便成為了一個非常重要的問題。

3.3 GPS高程控制測量

GPS定位技術可以使用高精度來最終獲取點與點之間的大地高度之差。再一次將它們轉化成為適合于當前施工測量作業的正高度差過程中，作業人員還需要重點注意大地水準面的異常性更改現象。這類轉換由于其重力測量信息等方面因素的影響，一般都采取了GPS水準法，運用同名點中的相應正高以及GPS大地高，通過一系列數學計算模型取得其相互之間的高度差轉換關系。

4 結束語

現如今，公路橋梁建設施工技術及其施工測量工藝已經越來越先進，由于大橋建設地點的附近地理環境又頗為復雜，因此相對傳統和經典的定位與測量技術己經較難真正滿足橋梁建設作業的需要。伴隨當前GPS定位技術的迅猛發展，為公路和橋梁控制測量作業也提供了更加先進而高效的測量手段。目前將GPS相對定位測量技術應用在橋梁的高度控制測量作業中，不僅能夠極大的促進了GPS技術自身的發展進程，同時對于公路橋梁的施工作業和控制測量發展也具有很大的意義。

參考文獻

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