GPS在路橋工程測量中的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究

文｜廈門翔路順工程建設(shè)有限公司 林曉光

在新形勢下，城市加快了現(xiàn)代化的建設(shè)步伐，從而促進了道路橋梁在施工和測量方面的技術(shù)不斷提升。路橋的施工建設(shè)與測量，會受到地理環(huán)境等各種因素的影響，這就使傳統(tǒng)的定位和測量技術(shù)越來越不適應路橋工程建設(shè)中的測量要求，特別在現(xiàn)代化建設(shè)的步伐加快的同時，施工速度也相應地提速，對施工中的測量數(shù)據(jù)提出了更高的精準要求，而GPS 測量技術(shù)正好符合現(xiàn)代化路橋建設(shè)施工中測量的要求，GPS 測量技術(shù)更先進，應用到路橋施工建設(shè)中，使測量的數(shù)據(jù)更精準，測量更高效，對提高路橋建設(shè)施工的整體質(zhì)量起到了積極的作用。

1 GPS概述

1.1 GPS的發(fā)展史

GPS技術(shù)是在1964年被研制成功的，主要功能是導航和定位。GPS系統(tǒng)不受天氣的影響和時間的限制，在能觀測到衛(wèi)星的前提下，只要能夠接受到衛(wèi)星信號，在地球的任何地方，都可以開展測量的工作，因此GPS系統(tǒng)被廣泛地應用到各種領(lǐng)域中。

1.2 GPS的特點

GPS定位系統(tǒng)由三部分組成: 地面控制、空間衛(wèi)星控制、用戶。（1）GPS衛(wèi)星覆蓋全球，可以同時觀測到四顆衛(wèi)星，能夠隨時隨地進行定位和授時。也就是說，GPS系統(tǒng)不受時間和地點所限，可以在地球上的任何地點，比如江河湖海上、陸地上，在任何時間里，比如白晝和黑夜，都能同時觀測到四顆衛(wèi)星，從而完成授時和定位的工作。（2）GPS的定位服務(wù)不會受到天氣的限制，不管是在風和日麗，還是在風雨雷電的天氣里，更不管是在霧雪冰雹還是在更加惡劣的氣候環(huán)境下，都可以嚴格按照有關(guān)規(guī)定準時準點地順利完成任務(wù)。（3）GPS定位具有實時性，它可以利用實時觀測的數(shù)據(jù)讓用戶實時了解自己所在的位置。如果利用子午衛(wèi)星系統(tǒng)進行定位，需要對若干段時間進行觀測，才能獲得用戶所在的具體位置，而GPS的實時性彌補了子午衛(wèi)星系統(tǒng)的不足。（4）在常規(guī)測量中，點與點之間需要通視才可進行測量，而采用 GPS進行測量時，點與點之間不需要通視，各個測量點只要能接收到衛(wèi)星信號就能進行定位，不需要許多過渡點，因此GPS使測量工作更加方便、更加省時省費，同時提高了測量的精準度。

2 GPS在路橋工程中的應用現(xiàn)狀

2.1 靜態(tài)GPS相對定位的應用

靜態(tài)GPS相對定位，指的是接收衛(wèi)星信號時，使用有兩臺或兩臺以上的接收機同時進行，衛(wèi)星信號處理后，與之有關(guān)的工作者就可以計算對應的兩點在W GS-84地心坐標系具體的三維坐標的差，并能準確確定其差值，把其中一點作為基點進行推算對應點上的坐標。靜態(tài) GPS相對定位的優(yōu)勢是準確率高，所以被應用到各種領(lǐng)域中進行監(jiān)測、測量、勘測、控制等，比如需要了解大地的詳細情況時、勘測城市中的道路、監(jiān)測形變、各種工程中的管理控制等。靜態(tài) GPS 相對定位在橋隧方面的應用，從目前來看，主要應用在線路精密控制網(wǎng)的勘測中，通過GPS測定航測相片外部具體控制點的情況是非常精準的。在新時代的形勢下，路橋的工程不斷增多，規(guī)模也不斷擴大，等級不斷提高，路線勘測的標準相應地提高了，可是由于線路長，未知點多，所以傳統(tǒng)的測量方式已經(jīng)不能適應其測量要求，而且測量的數(shù)據(jù)準確度不高，與現(xiàn)代路橋工程的要求也不相符，而 GPS 在技術(shù)方面很大的優(yōu)勢，是傳統(tǒng)測量技術(shù)所無法達到的，靜態(tài)GPS在布網(wǎng)方面不僅科學合理，且測量的精準度也是傳統(tǒng)測量技術(shù)所無法比擬的。我國已經(jīng)利用GPS技術(shù)，逐漸將線路首級高精度控制網(wǎng)構(gòu)建起來，并應用到路橋的建設(shè)和維護中。經(jīng)實踐證實，采用靜態(tài) GPS 相對定位，能夠縮短路橋工程的絕對點的誤差，使幾十公里的路段內(nèi)，誤差大約僅有2cm，如果使用傳統(tǒng)方法進行測量，是無法達到這種精準度的。并且還加快了路橋工程項目建設(shè)的進程，使維護周期縮短，降低了工程成本。

2.2 動態(tài)GPS相對定位的應用

動態(tài) GPS 相對定位與靜態(tài) GPS 相對定位有著本質(zhì)的區(qū)別，它是把一臺 GPS 接收機安放在基準站不再移動。而其他的幾臺或者另外一臺GPS接收機則可以隨時移動，有關(guān)工作人員將基準站和流動站的信號差分作為基點，精確地算出流動站各個時間段的位置參數(shù)。差分GPS動態(tài)測量的數(shù)據(jù)處理分為實時處理、后處理兩種不同的方式，實時處理指的是，工作人員在借助發(fā)射設(shè)備、接收設(shè)備的前提下，把基準站的各種數(shù)據(jù)信息實時地傳到流動站，但是后處理并不需要進行數(shù)據(jù)信息的實時傳輸。

3 GPS在路橋工程中應用的趨勢

隨著GPS的不斷發(fā)展，它所應用的領(lǐng)域越來越廣泛，自從衛(wèi)星不斷增多，GPS接收機各方面的優(yōu)勢也凸顯出來，使更多的單位開始應用 GPS 接收機，從而促進了GPS的大力發(fā)展。

3.1 靜態(tài)GPS定位的應用趨勢

在未來，對于線路的勘測，GPS靜態(tài)定位技術(shù)因其自身的優(yōu)勢所應用的領(lǐng)域?qū)絹碓綇V，很可能成為主要測量方法，從隧道外測量監(jiān)控到大型橋梁的施工測量控制，從首級控制到一二級導線的控制等，其有關(guān)的應用和理論上的研究將不斷深入，與之相關(guān)的實際操作規(guī)范將建立并不斷加以完善，靜態(tài)GPS定位應用到路橋的工程建設(shè)維護中，能夠更好地服務(wù)于其控制和測量的工作。GPS 能夠更科學地對遠距離已知點進行聯(lián)測，并且能夠直接進行通視，在進行短距離測量時速度極快，且動態(tài)感較強，測量精度高，使路橋隧道等工程的施工更加方便順利。

3.2 動態(tài)GPS定位的應用趨勢

從目前來看，動態(tài) GPS 技術(shù)在線路勘測中還沒有被應用，但在未來的線路勘測中，對于此項技術(shù)會不斷深入地進行研究，因為將動態(tài)GPS應用于線路勘測中會給路橋的建設(shè)帶來極大的便利，對于動態(tài)GPS的應用趨勢主要有以下兩方面：（1）RTK 技術(shù)與常規(guī)全站儀進行結(jié)合。RTK 技術(shù)在測量的精度上非常高，可以精確到厘米，而且實時性非常強，其全稱是RealTim eKinem atic，即實時載波相位測量。采用RTK 技術(shù)，會使觀測的數(shù)據(jù)質(zhì)量更高，其應用的廣泛也較廣，如野外數(shù)據(jù)的采集、線測設(shè)。在路橋工程建設(shè)維護中，如果將RTK技術(shù)與GPS技術(shù)相結(jié)合，就能夠?qū)蛩砥茐牡某潭攘私獾酶敿殻軌蚩s短路橋維護的時間，提高路橋工程的整體質(zhì)量，而這種勘測系統(tǒng)將會是線路勘測技術(shù)上的一次革新，這將是一種全新的線路勘測系統(tǒng)。（2）采用 GPS 輔助的航測成圖和建立模型目前對航測成圖來講，每對像對需要的控制點至少4-6個，路橋平面位置和高程的測量需要大量的人力物力和時間，但GPS輔助航測成圖，測量員可借助GPS，精確地測出攝影中心的三維空間坐標，試驗表明，這種測量技術(shù)，不需要太多的地面控制點就能達到像片控制的目的，從而提高工程質(zhì)量和工作效率。

結(jié)語：勘測要以設(shè)計為基礎(chǔ)，我國目前的線路勘側(cè)水平和系統(tǒng)化、集成化的程度都不高，與世界先進水平還有很大的差距，需要進一步提高才能滿足路橋工程建設(shè)對勘測設(shè)計的客觀要求。在路橋工程建設(shè)設(shè)計中數(shù)據(jù)采集是難點，而GPS、航測、全站儀等高科技術(shù)的應用，則能大大提高工作效率和工程的整體質(zhì)量。