GPS技術在道路橋梁工程測量中的應用分析

賀鐘良

勵精科技(上海)有限公司貴陽分公司

GPS技術在道路橋梁工程測量中的應用分析

賀鐘良

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全球定位系統具備精密授時、高精度定位和系統容納用戶數量達等特點，因此廣泛運用于道路橋梁測量工作中。全球定位系統在我國的應用已深入氣象、水文、建設等各個領域。文章通過北斗衛星導航系統RTK技術角度入手，指出在道路橋梁工程測量中，該技術有效運用道路勘測、道路變形監測以及施工放養等應用。

GNSS；道路橋梁；工程測量；應用分析

引言

GNSS的全稱是全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System)，包括全球的、區域的和增強的，比如，美國的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國的北斗衛星導航系統，以及相關的增強系統，如美國的WAAS、歐洲的EGNOS和日本的MSAS等。

1 全球定位系統

1.1 概述全球定位系統

全球定位系統是指是能在地球表面或近地空間的任何地點為用戶提供全天候的3維坐標、速度和時間信息的空基無線電導航定位系統。該系統在我國測量工程領域范圍內應用十分廣泛。在基準站和移動站之前不需要通視，避免了遮擋帶來的經濟損失；作業距離可達15km，覆蓋了VRS網絡地區；操作簡便，不存在誤差積累；不受氣候影響，可以進行全天候作業。

1.2 北斗衛星導航系統

中國北斗衛星導航系統(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是中國自行研制的全球衛星導航系統。該系統由北斗衛星導航系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務。北斗衛星導航系統在軍事和民用領域應用前景十分光明，具備的短報文通信功能，可一次性傳輸達120個漢字的信息；具備精密授時、高精度定位和系統容納用戶數量達的特點。

1.3 RTK技術特點

1.3.1 測量精度較高。RTK測量系統中的移動站采用內置的軟件控制系統進行操作，無需人工干預即可完成各種測量工作，不僅節約了人工成本，還降低由于人工參與而帶來的誤差，保證了測量精度。

1.3.2 作業要求較低。RTK技術應用條件是：滿足電磁通視和對天基本通視。該項技術受通視條件、能見度、氣候、季節等因素的限制、影響較小。與傳統測量方法比較，RTK技術可以有效解決由于地形復雜、地物障礙造成地區難以通視的問題。

1.3.3 數據安全可靠。全站儀在多次搬移后會出現誤差累積的現象，搬移次數越多，產生越大誤差；RTK技術有效避免了該問題產生，在一定作業半徑范圍內，只要符合RTK基本工作條件，其測量平面精度和高程精度都可以完成測量需求。

1.3.4 作業效率高。在符合測量條件情況下，僅需一人即可應用RTK技術，完成測量作業。此外，移動站在搬移過程中即可獲得測量結果坐標或進行坐標放樣。該技術數據輸入、存儲、處理、轉換能力強，信號以電磁波的形式與其它測量儀器進行通信，大幅度提升了測量作業效率。

2 北斗衛星導航系統道路橋梁工程測量應用分析

2.1 道路橋梁測量應用

2.1.1 道路勘測。道路勘測作業強度大且工作路線長，雖然早已采用電子全站儀等先進測繪儀器，然而由于通視和作業環境影響，作業效率較低，大幅度延長了設計勘察周期。相對于傳統測量方法，北斗導航系統有以下特點：定位精度高，不受距離長短和環境限制，適合地形條件復雜、互不通視的地區；對于山區道路建設，通過北斗衛星導航系統的RTK技術可完成高精度的高程測量；利用應用北斗RTK技術，可實時獲得測量點的空間三維坐標。該技術適合線路、橋梁、隧道等工程的勘測。

2.1.2 道路變形檢測。傳統北斗RTK技術在實施過程需要在測站區域架設基準站，初始時間較長，受距離影響測量誤差大，基線長度越大，誤差越大。為彌補傳統RTK技術缺點，通過構建網絡RTK來進行誤差修正，從而確保測量不受移動站與基準站間的距離限制，通過在測量區域范圍內建立多個均勻分布的連續觀測基準站，融合測量數據，適用于道路橋梁變形監測。

2.1.3 道路施工放樣。采用實時RTK測量時，只需將中樁點坐標輸入到RTK電子手簿中，系統軟件就會自動定出放樣點的點位。由于每個點測量都是獨立完成的，不會產生計誤差。放樣時，要輸入各主控點樁號，然后輸入起終點的直線段、方位角與緩和曲線的距離、圓曲線的半徑。此外，全部操作均由RTK電子手簿完成。現階段，基于北斗的RTK技術可以實現道路施工過程的點、曲線、直線放樣工作。通過定位三維坐標直接完成施工放樣，精度很高，同時提高了施工效率。

2.2 北斗衛星導航系統不足之處

2.2.1 提升關鍵技術。以公路測量為例，為保證北斗衛星導航系統在該領域的應用程度更為范圍，要突出解決的關鍵技術主要包括基于“北斗”的實時動態高精度定位技術研究，多功能精密單點定位軟件系統的研制與開發，基于“北斗”的單基準站差分、多基準站局部區域差分與廣域差分技術等，致使提升定位結果的可靠性與精度，從而確保工程質量。

2.2.2 強化政策引導。對于道路測量等測繪領域而言，“北斗”是我國地理信息產業的重要支撐。在推動“北斗”產業化過程中，各級測繪地理信息行政主管部門應該在市場準入、安全監管、質量檢測和產品認證等方面發揮好引導和主管作用。

2.2.3 提升科研實力。為加強北斗衛星導航系統的競爭力，要積極推動面向行業應用的工程研究中心、企業研發中心等創新平臺建設，支持科研院所和高等院校建立產、學、研、用相結合的“北斗”應用技術創新體系，增強關鍵技術和共性技術持續攻關能力。

結束語

綜上所述，全球定位系統在我國的應用已深入氣象、水文、建設等各個領域。全球定位系統具備精密授時、高精度定位和系統容納用戶數量達等特點，因此廣泛運用于道路橋梁測量工作中。文章通過北斗衛星導航系統RTK技術角度入手，指出在道路橋梁工程測量中，該技術有效運用道路勘測、道路變形監測以及施工放養等應用。

[1]趙家仁.探討GPS技術在橋梁工程測量的應用[J].科技風，2012，(13)：89-90.