GPS技術(shù)在橋梁建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用

■ 楊義剛

江西財(cái)經(jīng)職業(yè)學(xué)院

關(guān)鍵字：GPS技術(shù)；橋梁建筑；工程測(cè)量；精準(zhǔn)度；應(yīng)用

在科學(xué)技術(shù)的有效支持下，我國(guó)橋梁建筑工程測(cè)量工作逐漸趨向成熟。以GPS技術(shù)來(lái)說(shuō)，它能夠?yàn)闃蛄航ㄖこ虦y(cè)量提供精準(zhǔn)的三維坐標(biāo)結(jié)果，而且其自動(dòng)化、高效益等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)有利于優(yōu)化橋梁建筑工程測(cè)量工作的質(zhì)量和效率。應(yīng)用GPS技術(shù)，有利于提高橋梁建筑工程測(cè)量工作的深度，有利于促進(jìn)橋梁建筑工程的可持續(xù)發(fā)展。

1 GPS技術(shù)概述

GPS技術(shù)，即全球定位系統(tǒng)，顧名思義，它是一種具備三維導(dǎo)航以及定位能力的系統(tǒng)。在工程測(cè)量中，GPS技術(shù)有著十分廣泛的應(yīng)用，其能夠?yàn)楸Ｕ蠑?shù)據(jù)的有效性、完整性提供強(qiáng)有力的支持。在具體應(yīng)用中，GPS接收裝置可以基于無(wú)線電傳輸時(shí)間的測(cè)量確定傳輸距離，進(jìn)而精準(zhǔn)地確定目標(biāo)物體位置。一般情況下，應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的GPS主要分為兩種：一種是全球范圍的高精度GPS網(wǎng)，它在科學(xué)研究領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛；另一種是RTK以及差分GPS定位，其在地理測(cè)繪中應(yīng)用廣泛。其中，RTK定位的實(shí)現(xiàn)主要是通過載波相位觀測(cè)，它有利于提高定位結(jié)果的精準(zhǔn)度。差分GPS定位主要基于基準(zhǔn)站，通過分轉(zhuǎn)、更新、定位的過程完成定位。

GPS在應(yīng)用過程中存在諸多方面的優(yōu)勢(shì)：第一，其自動(dòng)化程度較高。在測(cè)量工作的具體展開中，工作人員操作十分便易，例如在采集氣候數(shù)據(jù)信息時(shí)，工作人員只需要實(shí)時(shí)觀測(cè)儀器并結(jié)合實(shí)際需求閉合開關(guān)即可，煩瑣系數(shù)較高的衛(wèi)星追蹤、記錄等工作測(cè)量設(shè)備可以自主完成，無(wú)須工作人員進(jìn)行操作。另外，GPS接收機(jī)體型小巧，攜帶方便，工作人員在野外測(cè)量時(shí)，只要完成儀器開關(guān)的操作即可。第二，定位結(jié)果精準(zhǔn)度高。根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，基線在50km范圍內(nèi)，GPS技術(shù)定位結(jié)果的精準(zhǔn)度可以達(dá)到百萬(wàn)分之一。第三，GPS衛(wèi)星覆蓋率高，其分布廣、數(shù)量多，因此在全球范圍內(nèi)都可以完成工程測(cè)量。第四，觀測(cè)效率高。隨著編程、自動(dòng)化、智能化技術(shù)上的不斷發(fā)展，GPS系統(tǒng)不斷得到優(yōu)化。當(dāng)前，20km范圍內(nèi)的測(cè)量定位完成時(shí)間在15min左右。

2 GPS技術(shù)在橋梁建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，橋梁建筑工程測(cè)量中傳統(tǒng)的測(cè)角、測(cè)高程等測(cè)量技術(shù)逐漸被測(cè)量結(jié)果高精度、測(cè)量過程高效率的GPS技術(shù)取代，使得我國(guó)橋梁建筑工程測(cè)量發(fā)展不斷走向成熟。

2.1 GPS技術(shù)在橋梁建筑測(cè)繪控制網(wǎng)中的應(yīng)用

在橋梁建筑工程測(cè)量工作中，測(cè)繪控制網(wǎng)屬于一項(xiàng)基礎(chǔ)且關(guān)鍵的工作，其準(zhǔn)確程度對(duì)橋梁建筑工程測(cè)量的質(zhì)量有著重要的影響。一般情況下，在進(jìn)行控制網(wǎng)測(cè)繪時(shí)，測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)度要求較高的為一級(jí)控制網(wǎng)，屬于測(cè)繪中的參照點(diǎn)，因此，必須保障測(cè)繪控制網(wǎng)過程中控制坐標(biāo)的精準(zhǔn)度。常見的橋梁建筑工程測(cè)繪主要應(yīng)用邊角法，通過測(cè)繪設(shè)備控制導(dǎo)線，并在此基礎(chǔ)上確定坐標(biāo)位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)測(cè)繪控制網(wǎng)的構(gòu)建。該方法通常用于小范圍的測(cè)繪，如果范圍過高，測(cè)繪結(jié)果在精準(zhǔn)度上誤差范圍較大。通過應(yīng)用GPS技術(shù)可以有效改善這一問題，能夠?qū)y(cè)繪結(jié)果精準(zhǔn)度保持在毫米范圍。應(yīng)用較廣的GPS測(cè)量技術(shù)主要為載波相位靜態(tài)差分技術(shù)，例如差分GPS定位，其以基準(zhǔn)站為基礎(chǔ)，通過分轉(zhuǎn)、更新、定位實(shí)現(xiàn)測(cè)量。RTK定位技術(shù)也屬于載波相位靜態(tài)差分技術(shù)，通過應(yīng)用RTK技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)測(cè)量站差分方法的處理，完成求差結(jié)算坐標(biāo)。相比于其他定位技術(shù)，應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)度更高，測(cè)量過程更加自動(dòng)化。例如在中樁測(cè)量時(shí)，RTK技術(shù)測(cè)量結(jié)果在精度上可以保持在10-30mm，這是其他測(cè)量技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)的。更為重要的是，通過應(yīng)用RTK技術(shù)可以有效提高測(cè)量工作效率，例如在進(jìn)行地形測(cè)量時(shí)，應(yīng)用RTK技術(shù)每小組每天可以實(shí)現(xiàn)0.9 km3-1.5 km3的地形測(cè)繪。這足以證明，在橋梁建筑工程測(cè)量中應(yīng)用GPS技術(shù)十分重要，它不但能夠確保測(cè)繪工作更加順利、高效地開展，而且還能保障測(cè)量結(jié)果的高精度。

2.2 GPS技術(shù)在橋梁建筑變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

對(duì)于橋梁建筑工程而言，其作業(yè)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，作業(yè)中不可控因素以及動(dòng)態(tài)變化因素較多，這不僅使得橋梁建筑工程測(cè)繪工作難度系統(tǒng)較高，也增加了橋梁建筑變形監(jiān)測(cè)工作的難度。通過在橋梁建筑變形監(jiān)測(cè)中應(yīng)用GPS技術(shù)，可以有效降低工作難度，提高結(jié)果的精準(zhǔn)度，進(jìn)而為后續(xù)橋梁建筑施工提供堅(jiān)實(shí)有效的基礎(chǔ)。例如，在大規(guī)模橋梁建筑工程建設(shè)中應(yīng)用GPS技術(shù)，在橋梁建筑工程內(nèi)外部設(shè)置GPS接收端，這樣工作人員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于橋梁建筑工程內(nèi)外的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。一旦橋梁建筑發(fā)生問題，工作人員能夠在第一時(shí)間掌握訊息，進(jìn)而及時(shí)追溯問題發(fā)生的根源并采取有效措施，這有利于為保證橋梁建筑工程質(zhì)量提供有效保障。

眾所周知，橋梁建筑在長(zhǎng)時(shí)間使用過程中難免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)老化或損傷的情況，一方面其可能由于一些人為因素導(dǎo)致，例如：橋梁維護(hù)不到位、車禍?zhǔn)鹿省⒔煌窟^大等，另一方面可能是由于自然因素導(dǎo)致，如地震、洪水、臺(tái)風(fēng)、環(huán)境腐蝕等，無(wú)論是人為因素亦或是自然因素，均導(dǎo)致橋梁建筑的承載能力以及耐久功能發(fā)生了變化，這使得橋梁建筑存在一定的安全隱患。因此，通過GPS技術(shù)對(duì)橋梁建筑進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)受到了人們的廣泛關(guān)注。以東海大橋?yàn)槔ㄟ^設(shè)置GPS自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)東海大橋在不同環(huán)境背景下結(jié)構(gòu)承載情況以及大橋的實(shí)時(shí)變化，在此基礎(chǔ)上對(duì)大橋的安全性能、穩(wěn)定狀況進(jìn)行有效評(píng)估。該系統(tǒng)主要是采用trimble5700接收機(jī)以及Trim-ble Zephyr大地測(cè)量天線，在應(yīng)用過程中，接收機(jī)和天線的設(shè)置要注意防雷，還要防止其被遮擋。其中，每根天線在接收射頻信號(hào)以后通過同軸電纜完成向GPS接收機(jī)的輸送。該GPS接收機(jī)設(shè)置三個(gè)輸入輸出端口，因此它不但能夠?qū)ν饨绻╇婋娫矗€能輸出原始數(shù)據(jù)。串口服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)以后，再接入交換機(jī)。

綜上所述，隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，橋梁建筑工程數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，尤其是一些高級(jí)、復(fù)雜的橋梁建筑工程，這使得橋梁建筑工程測(cè)量難度也有了很大提升。通過應(yīng)用GPS技術(shù)可以有效促使橋梁建筑工程測(cè)量更加高精度、數(shù)字化、集成化，因此，應(yīng)用GPS技術(shù)不斷完善橋梁建筑工程測(cè)量充滿了必要性和重要性。