路橋設計中GPS技術的應用研究

摘 要：道路橋梁作為重要的基礎設施，在建造設計的過程中，對橋梁的設計方案進行合理有效設計，需要依據相關測算的數據。應用GPS技術能夠有效的解決數據在控制測量中形成較好的網行。并且在進行路橋設計的勘察工作中，對于定位的精準性方面也會有很大的提高。在路橋設計中對于監測常規中的支點也會有很重要的作用。例如：在江陰市橋梁大壩設計中，用常規檢測方法對邊角網進行檢測，精確度相較于GPS檢測方法效果會差很多。GPS校測方法的精確度能夠達到毫米級精度。

關鍵詞：路橋設計；GPS技術；應用

中圖分類號：U442 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0222-02

在基礎建設上，對于建筑項目的投資不斷在加大，對于項目工程施工建造的質量，和設計方案科學合理的標準越來越高。并且根據地域差別，每個地區從不同的方面，都大力的開展了基礎交通設施的建設工作，并且在基礎建設中路橋項目的數量占據著很大一部分比例。在交通擁堵問題日益嚴重，城市交通矛盾越來越尖銳，只有通過加快基礎設施建設，提高路橋設計合理性和科學性，才能提高道路交通效率，改善交通出行現狀。

在路橋設計中應用GPS技術能夠提高設計方案的質量，在設計應用中對于GPS技術層面，相關的技術手段應用前景較為廣闊。GPS技術在系統組成上主要分為兩大系統。空間系統群，和地面系統群相互配合實現GPS所有的功能。在橋梁建造中，設計人員對于GPS相關技術的青睞程度很高的原因，就基于GPS技術對于建造橋梁的設計方案進行規劃時，在前期設計監測站數據之間的溝通不需要進行通視，并且采用GPS技術，相關的監測站點之間可以進行精確地定位，對于要調整的監測站分布上，能夠有很高精度的數據給出支持。在設計測量耗時方面，GPS技術并不會耗費太多的時間用于數據的得出，GPS技術可以用較短的時間，給設計人員測算出精確的設計所需數據，并且提供三維坐標。GPS技術在應用中的操作性極強，同時該系統可以進行全天候的工作，不受任何人為因素和自然因素的影響。整個工作的過程中，完全可以實現自動化的操作。減輕了路橋設計人員的工作負擔。和勞動的強度，對于提高路橋設計的精確度也會有很大的幫助。

1 GPS技術用于路橋設計中靜態相對定位測量

在進行路橋設計中，定位精確性對于橋梁工程前期的設計方案，造成的影響很大，在傳統的靜態相對定位中，對于較長距離的橋梁建設工程，在進行靜態相對定位時，受到測量工具的限制，無法快速的完成路橋設計的靜態定位測量工作。在橋梁靜態定位中，應用GPS技術能夠對工程建造，平面設計網中的相關測量數據的精確度，和數據的及時準確性做出很大的提高，并且在特大橋梁建筑設計方案的靜態相對定位技術中，采用GPS技術進行測量定位，能夠有效降低路橋設計施工的成本。并且在橋梁平面監測，橋梁變形監控中GPS技術都能夠發揮出較好的效果。

2 路橋設計中應用GPS動態差分定位測量

在進行路橋設計中，對于跨海或者是跨河湖泊的路橋設計，對于水底的地形圖結構和情況，在進行設計方案的確定時，要進行有效的勘察和地形圖的繪制，因此在路橋設計中，對于水下的地形情況，就要應用到GPS技術的動態差分定位測量技術。在路橋設計水下的地形圖繪制中，應用GPS基本原理：通過一個運動靈活高效的載體，搭載GPS的信號接收裝置，與一個GPS接收信號基站的接收機建立起相應的聯系，并且兩個點的GPS接收機要同時跟蹤相同的GPS定位衛星。在相關數據通過實時的差分處理以后，就能夠通過聯合的處理，確定出運動物體的運行軌跡，并且采用動態差分的定位精確程度可以控制在±1m的精確度水平[1]。在路橋設計中，配合數字回聲技術等的技術，能夠快速高質量的完善水底地形圖的準確測量。這樣就能夠有效的解決在橋梁方案設計中，采用常規的測量手段，和技術方案無法完成的數據測量工作，從而給橋梁的設計帶來困難。采用GPS動態差分定位測量結合其他回聲定位測量技術，對于解決路橋設計工程中水下地形圖得出困難的技術問題能夠進行有效的解決。采用GPS技術進行水下地形圖的測量，可以全面的實現測量時內外測量數字化，全自動化的工作狀態，并且GPS動態差分定位，還可以應用于水域中鉆探定位的操作，在一定流向流量中能夠得出一定的數值估算結果。采用GPS定位的技術，還能夠有效的降低施工的成本，提高工作的效率。

3 在路橋設計方案中應用GPS RTK定位測量

路橋設計方案中，對于一些精度度要求較高的設計項目。在進行測量和數據分析時，通常需要進行厘米級的定位精度，在路橋設計中應用GPS RTK定位測量能夠快速實現高精度的厘米級定位需求。在通常的GPS定位中靜態定位，快速靜態和動態測量，都需要進行數據分析和計算，才能夠達到精確度極高的厘米級定位。而采用RTK定位技術，能夠在自然環境中實現精確的厘米級定位效果，RTK定位技術采用了載波動態差時分（Real-Time Kinematic）的技術方法，作為GPS技術的突破，在工程設計測量中，為工程建造中放樣，定性勘察和測繪等的工作帶來了極大的方便。對于提高路橋設計中，野外的操作工作效率有很大的幫助。

4 GPS技術在路橋設計中施工沉降級變形監測中的應用

在進行路橋設計方案數據測量勘探中，對橋梁建造的地理情況等也要進行準確的實施監測，確保橋梁建造部分的地質情況較為穩定，在進行地質監測過程中應用GPS技術能夠實現實施的動態化，與監測過程全過程無人值守的狀況下進行，并且GPS技術有高精度的三維定位的能力，可以在地質穩定性監測中，實現連續性的監測。為橋梁施工設計方案中，可能會遇到的動態或者是靜態的變形監測，提供有效的技術方法和手段的支持。在進行GPS三維檢測網的組建中，不需要進行站間的監視通視，因此在進行橋梁施工中，大量的公路橋梁監測地形測量工程中，會提高工作效率。在全長36km的杭州灣跨海大橋設計建造時，因為大橋建造位置位于沿海通道的重要咽喉要道的位置，工程建造的質量要求極高，并且，杭州玩跨海大橋建造的區域位于世界上強潮汐影響最為強烈的地區之一，在工程建設中，極易受到強潮汐的影響，導致工程建設的質量受到影響[2]。因此在進行橋梁的建造設計之初，進行設計方案的確定時，對于橋梁基礎結構的穩定性方面的質量和安全要求極高，因為只有橋梁的基礎結構穩固，才能抗擊強大的海灣潮汐現象和不穩定的自然因素。在橋梁建造設計之初，對于橋梁建設地形地質勘查發現，在杭州灣跨海大橋的建設地基中，發現不均勻沉降嚴重的問題。而路橋設計建造之初相關的數據分析和動態靜態的定位測量，以及地質情況，海灣潮汐狀況的分析，都有賴于GPS技術的有效應用。在進行路橋設計施工中，橋梁結構支座，伸縮縫的測量等，都通過RTK實時動態測量，以及樣圖的放大等的操作，在進行跨海大橋現場作業中，都起到了巨大的作用。

5 GIS處理GPS數據在路橋制圖和設計中的應用

在路橋設計，對于設計方案設計圖進行處理時，或多或少需要對圖像設計方案進行拼接等的處理，雖然不是GIS領域的內容，重在進行設計圖稿的處理時，相關的地理參數借助GIS軟件進行處理，可以有效的提高設計圖稿的可行性，和準確性。并且在路橋設計中，傳統的設計圖稿在地理信息的整合上，在二維的發展方面是較為成熟的，但是二維的符號在一定程度上具有抽象性，不能直觀的展示設計的結果，因此在路橋設計方案中需要引入大量的三維設計，補充二維不直觀的缺點，隨著信息技術的發展以及三維理論學。數據庫等的技術發展，以及計算機虛擬技術的不斷提高，三維的地理信息設計方案就隨著技術進步得到了進一步的完善。在路橋設計中應用三維的設計方案技術，對于路橋設計方案中設計方法技術的推廣應用有很強的需求。三維的地理信息模型，可以直觀的表達一個更加真實的實際理念和路橋設計感覺，通過三維建模的技術，能夠把空間動態的地理信息融合到路橋設計中，對于平面關系等的表述，和垂直關系的表述都會有很大的提高。在三維設計模型中，路橋的設計會更加的方便，在進行設計方案和設計輪廓的選擇問題上，通過GIS軟件，在彈出的對話框中用戶直接輸入相關的GPS測量參數，參數包括設計路橋面的寬度，和路橋面的緩沖程度，DEM在X和Y方向上的加密網間距，在間距適用于稀疏網間距的情況下，使用加密的技術能夠使工程中土方量的計算精確度更加的高[3]。

6 結 語

路橋設計中，雖然GPS作為衛星導航定位系統，但是在進行路橋設計方案的輔助設計上，起到的作用是巨大的，采用GPS全球性連續性的，精密導航數據分析和定位功能，能夠實時的對設計方案中的一些情況作出必要的修改。并且GPS測量具有較強的抗干擾能力，對于測量數據的準確性，和應用于路橋設計方案的科學性具有實用性。并且GPS測量技術不斷的完善和成熟，在應用范圍和操作方面也越來越適合設計者的操作，路橋設計中應用GPS可以降低設計成本，提高設計的精確度和效率。

參考文獻

[1]李春香.GPS在路橋工程測量中的應用現狀及發展趨勢研究[J].工程建設與設計，2018（4）：97～98.

[2]王一勛.簡析GPS技術在路橋設計與監測中的應用研究[J].低碳地產，2016（17）：279.

[3]楚佳琪.GPS在路橋設計與監測中的應用研究[J].建筑工程技術與設計，2017（10）：2754.

收稿日期：2018-9-2

作者簡介：陸碩俊（1966-），男，高級工程師，本科，從事公路橋梁勘察設計工作。