GPS技術在大型橋梁測量控制中的運用分析

王建

（中鐵十六局集團第二工程有限公司，天津市 300162）

0 引言

GPS技術是使用時間較長的一項專業技術，在工程測圖、工程放樣等工作中發揮著重要作用。與其他測量技術相比較，GPS技術選點靈活，測量結果精確、自動化程度高，而且可以進行全天候的測量作業。

1 工程概述

泰和贛江特大橋起訖里程DK254+435.800～DK261+274.720，而其中心里程為DK257+855.645，橋全長為6 838.92 m，施工水位按58.50 m設計，通航水位最高為60.40 m，工程北岸破面較陡，山丘頂面高程為83.92 m，橋臺橋臺往江邊河堤地勢陡峭，高差為22 m，為懸崖。施工過程中為了控制橋梁施工質量，必須對其平面線形控制進行加強，運用GPS技術對橋梁的平面進行準確有效的觀測至關重要。

2 在橋梁測量控制中應用GPS技術的基本原則

在大型橋梁施工中，施工企業應深入分析控制網的安裝，結合橋梁自身的特征設計施工方案，并在選擇施工控制點之前進行實地考察，確保施工控制點能夠符合施工需求。所以，在工程施工中，需注意如下原則：在測量橋梁中，應分析GPS觀測技術，降低測量項目技術設計給工程施工帶來的影響，確保衛星信號能夠正常接收信息。工程項目中的控制點需要在開闊的區域控制，并且在地面高度角大于15°范圍內不應有障礙物，防止附近建筑給附近施工控制點來影響[1]；在工程實際施工中，測量項目技術設計應結合橋梁施工的現場狀況，進一步優化，使施工順利進行；在大型橋梁測量控制中，為了能夠在施工過程中確保網點精確度，并能夠確保項目測量的合理性，不能在工程項目施工中出現支點；定位布設應對工程現狀合理設計，確保能夠長期處理工程項目，從整體上保證工程項目的正常開展；在大型橋梁控制測量中，為了滿足常規性施工放樣技術的要求，應在設計過程中，盡量保證相鄰控制點間的通視，以便同時使用不同儀器，對控制網精度和穩定性進行檢核。

3 GPS技術在控制測量中的應用

3.1 布設控制網

在大型橋梁工程測量過程中，控制網布設應注意如下問題：在GPS控制網施工前，應嚴格按照有關規定設計控制網，在測量之前，應對大型橋梁施工過程中存在的跨度問題有所認知，因此，在測量項目設計過程中需要明確工程測量的有關標準。在采集外業數據中，選取精度高的作業模式，并在數據處理時，分析系統的測量誤差，進而為布設高精度工程控制網奠定基礎；因為在大型橋梁施工中，很難實現全部通車，所以，在控制大橋平面中，如條件允許，可考慮加設實時網絡RTK服務，利用基準站的載波相位觀測數據，與流動站的觀測數據進行實時差分處理，并解算整周模糊度。由于通過差分消去了絕大部分誤差，可使網絡RTK精度小于厘米級精度。網絡RTK不需要架設基準站，比傳統的RTK測量效率有較大提高。

3.2 橋梁的控制測量

在橋梁施工過程中，一般情況下都會遇到很多情況，如：在江面或者河面架構起的橋梁，其施工量大、長度很長等。這樣的實際狀況，給傳統的測量工作和標記工作帶來了很大的難度，而GPS技術正好能夠解決這一問題，使測量與標記工作變得簡單。并且對于跨海大橋，GPS技術在控制測量方面有著更高的應用價值，結合實際狀況，懸著靜態或者動態定位方法，在不受外部環境的影響下，對測量進行控制，縮短觀測時間與測量時間，進一步提高測量作業的整體工作效率[2]。另外，在應用控制測量過程中，還需要結合工程具體狀況，針對性地應用GPS技術，不能盲目應用此技術，否則會影響工程的順利進行。橋梁的GPS測量見圖1。

圖1 公路橋梁GPS測量

3.3 施工控制測量

在橋梁施工中，利用GPS技術，既能夠加強施工建設質量，也能得到很好的施工效果；為了能夠使GPS技術在橋梁建筑領域充分發揮作用，應引導施工人員充分了解GPS技術的應用，對GPS技術施工管理和施工技巧有所掌握，唯有基層工作人員熟練GPS技術，才能在施工過程中對質量有更好的控制，進而更好地應用GPS技術。尤其是在水中墩交會定位，以前的定位測量方法，一般都是使用前方交會技術進行定位測量水中墩位，在碰到大型橋梁建筑測量時，這種測量方法很難正常進行。利用GPS技術，既能夠順利進行，也能節約測量成本。利用RTK動態定位技術，先在水中墩定位，將GPS定位接收機安裝在基準站，能夠對所需要的衛星進行實時觀測，之后結合具體狀況，將已經觀測的數據信息利用固定的傳輸設備反映到定位船上，并對其進行動態觀測，最后將數據信息傳輸到接收機中。相比較而言，以載波相位觀測測量技術為主的GPS定位技術更為先進、更為科學，在工作運行環境下，它能夠實時獲取某點三維坐標，并以更高的準確度開展定位測量工作。

在社會的快速發展下，橋梁建筑的要求也越來越高，不但要求建筑質量好，還要求其美觀。在對應的施工中，測量工作也會由于人們要求的提高而越發復雜，這樣就對工作質量與工作精準度都有了更高的要求。當前，大型斜拉橋越發增多，施工技術問題隨之而來，因為橋梁在外觀設計出現的變化與傳統層面的橋梁有很多方面的差異，因此對施工的要求也越來越高，怎樣才能快速精準測量塔柱的斜率是建筑業一直探討的問題，也是一個對技術要求很高的問題，而GPS技術的應用，正好能夠解決這一問題，減少了施工中一些客觀因素的影響，提高了施工進度，既提高了橋梁建筑的整體水平，也保證了橋梁建筑的質量。

3.4 高程控制測量

在高程控制測量過程中，應用GPS技術可以獲得點與點之間的高度差，從而將其轉換成為施工所需要的高度，確保順利進行施工。在具體轉換中，一般利用GPS水準法，運行計算原理是：通過數學計算方法計算出同名點中的高度，并計算GPS中的大地高，進而獲得相應的轉換關系。在橋梁施工控制測量過程中，高程控制測量是很關鍵的一部分，使用GPS技術，可以更加精確地獲得高差數據，然后結合工程具體狀況，進行相應的轉換。在這個工作中，需要對施工區域內的似大地水準面進行精化，確保水準面的正常，這樣才能順利轉換。簡單來講，就是需要工作人員在控制測量過程中，對數學模型合理使用，通過精密水準測量取得的正常高，見圖2，和GPS觀測取得對應點大地高，并計算相應的正常高與大地高差值，并對所求得高程異常值精度分析，進而確保高程控制測量數據的準確性。對于任何一項施工而言，準確有效的測量數據都是尤為重要的，對施工質量的提高起到了巨大的推動作用。

4 結語

圖2 精密高程控制測量

綜上所述，在當前橋梁工程中，利用GPS技術可實現精準定位，并在橋梁地形測繪的基礎上，構建起高精度的測量控制網，進而為橋梁工程的順利開展打下基礎。所以，在當前工程建設中，應選擇科學合理的施工技術，這樣才能不斷提高橋梁建筑工程測量的質量，為后續工作打好基礎。

[1]李德仁,苗前軍,邵振峰.信息化測繪體系的定位與框架[J].武漢大學學報(信息科學版),2007(3):189-192,196.

[2]來麗芳.GPS在大型橋梁工程控制測量中的應用研究[D].浙江杭州:浙江大學,2006.