GPS技術在道路橋梁工程測量中的應用分析

收稿日期：2023-11-24

作者簡介：王昶（1992—），男，甘肅慶陽人，本科，講師，研究方向：智能測繪與攝影測量實景精細三維建模。

摘 要：路橋梁工程工程量巨大，其測量工作涵蓋諸多內(nèi)容，對測量技術的專業(yè)性和規(guī)范性具有十分嚴格的要求。GPS技術作為一種高精度技術手段，應用于道路橋梁工程測量工作中能夠有效減少外在因素的干擾和影響，保障測量數(shù)據(jù)的精確性和全面性，為施工組織管理提供有效的數(shù)據(jù)參考。基于此，圍繞GPS技術概念作具體闡述，詳細論述GPS技術的具體應用方式，并結合具體工程實例分享應用流程，以供同類型項目參考。

關鍵詞：GPS 技術；橋梁工程；測量；應用

中圖分類號：U412.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2024）03-0088-03

0 引言

道路橋梁工程建設規(guī)模龐大、結構繁多，往往會受到環(huán)境以及地質等方面因素的干擾，影響項目施工質量和效率，因此需要做好工程測量工作?；诰珳蕯?shù)據(jù)指導下開展道路橋梁工程各個環(huán)節(jié)的施工，方能在規(guī)定的時間內(nèi)保質保量地交付項目。GPS技術是目前最為先進的測量技術之一，能夠突破地域和環(huán)境因素限制準確獲得測量數(shù)據(jù)信息，對推動道路橋梁施工管理和提升施工質量具有十分重要的意義。

1GPS技術簡介

1.1 GPS技術概念

GPS 技術最早可追溯至20世紀70年代，主要應用于軍事領域，是一種精確度極高的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。隨著時代的發(fā)展，由軍事領域過渡至民用領域當中，其與先進的信息技術進行結合，能夠清晰地展示三維立體空間效果圖，對促進城市經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。

GPS技術的應用基于全球覆蓋的同步衛(wèi)星與接收系統(tǒng)，即確保GPS衛(wèi)星、用戶天線以及地面接收系統(tǒng)形成三維立體坐標，并利用GPS技術及時準確地獲取觀測點的具體位置，且不受氣候以及環(huán)境的現(xiàn)狀，實現(xiàn)定位目標。因此，GPS技術具有精確度較高的定位功能以及廣泛的實用性，將其與現(xiàn)代化工程建設中的測量工作進行融合，對促進城市化發(fā)展以及提升測量工作準確性意義重大。

1.2 GPS技術的使用優(yōu)勢

1.2.1GPS 技術的適用性強

GPS技術應用于工程測量工作中能夠及時準確地測量道路橋梁工程中不同模塊的具體信息，并在具體的模塊中獲取有用的信息，具有較強的實用性。GPS技術在應用過程中，能夠對道路橋梁工程系統(tǒng)進行精準地把控，根據(jù)測量定位信息構建全面的監(jiān)測網(wǎng)絡體系，更加清晰真實地展示各個模塊內(nèi)容，幫助建筑單位有效解決施工建設各個環(huán)節(jié)中潛藏的隱患信息，實現(xiàn)工程自動化管理。若是道路橋梁項目所處地理環(huán)境相對惡劣，通過GPS技術能夠更加精準地把控測量位置信息，將測量誤差控制在允許范圍內(nèi)[1]。

1.2.2GPS 技術受環(huán)境因素影響小

道路橋梁工程測量工作會受到時間與空間變化的干擾，影響測量數(shù)據(jù)的準確性和全面性，因此施工單位應當根據(jù)項目所處地理環(huán)境，合理利用GPS技術對測量工作進行針對性的調整和優(yōu)化。GPS技術主要采用衛(wèi)星裝置，受環(huán)境以及時間影響相對較小，即使環(huán)境惡劣也能夠盡可能縮減測量數(shù)據(jù)誤差，這是其他測量技術無法比擬的。

1.2.3GPS技術的測量效果比較精確

在道路橋梁工程測量工作中，合理發(fā)揮GPS技術的優(yōu)勢和作用，能夠最大限度地保障測量數(shù)據(jù)結果的全面性和精準性，尤其是在海拔較高的地區(qū)，能夠精準地判別道路橋梁工程存在的微末差別，更便于項目管理人員開展精細化施工管理。利用GPS技術優(yōu)勢能夠細化工程設計方案，保障設計方案具有較強的安全性和可行性，提高設計圖紙的指導作用，為后續(xù)道路橋梁工程項目的有序開展奠定堅實的基礎。

1.2.4GPS測量技術的測量效率較高

在道路橋梁工程測量工作中，將GPS技術與計算機技術進行充分融合，能夠根據(jù)工程項目實際情況對測量數(shù)據(jù)進行優(yōu)化和調整，進一步提升測量工作效率和質量。施工人員能夠在測量過程中對測量數(shù)據(jù)信息進行同步翻譯，在保障測量數(shù)據(jù)精準性和全面性的同時優(yōu)化施工流程，簡化施工人員的工作任務，對推動道路橋梁項目的有序開展意義重大。GPS技術具有較強的可靠性和靈活性，將其應用于測量工作中并不受時間和地域的限制，能夠根據(jù)實際情況合理調整測量時間和地點，在保障測量數(shù)據(jù)結果的基礎上提升測量效率和時間。

2GPS技術在道路橋梁工程測量中的應用

在時代的快速發(fā)展中GPS 技術的應用范圍越發(fā)廣泛，將其應用在道路橋梁測量工作中，能夠充分發(fā)揮GPS技術的優(yōu)勢和作用，轉變傳統(tǒng)的模糊測量方式，突破環(huán)境和地域因素的限制，最大限度地保障測量數(shù)據(jù)結果的精確性和全面性。GPS技術的應用極大地拓寬了道路橋梁測量工作的適用范圍，在更為廣泛的定位基礎上，凸顯了測量技術的優(yōu)勢。GPS技術隨著道路橋梁工程項目的深入發(fā)展，已經(jīng)在多個領域實現(xiàn)了深入的探索，為城市建設和發(fā)展奠定了堅實的基礎[2]。

2.1 GPS技術運用于測量控制網(wǎng)中

道路橋梁工程項目建設過程中的重要內(nèi)容之一便是構建與施工項目相符合的控制網(wǎng)絡，道路橋梁項目在建設過程中，應當緊緊把控控制網(wǎng)中的數(shù)據(jù)信息，以便為項目圖紙和測量工作提供精準的服務。

傳統(tǒng)測量工作中主要采用的是邊角測量方式，在應用過程中，需要測量人員利用專業(yè)的測繪儀器精準控制導線精準控制，由此實現(xiàn)控制網(wǎng)的坐標信息進行控制的目的，最終組建完善的控制網(wǎng)絡。但是在實踐中發(fā)現(xiàn)，此種測量方式更適用于小范圍內(nèi)的項目測量工作，對于海拔高且范圍較大的測量作業(yè)難以保障測量精準度。

采用GPS技術對道路橋梁測量控制網(wǎng)進行監(jiān)督和把控，不僅能夠滿足控制網(wǎng)精度要求，且能夠將測量數(shù)據(jù)結果誤差控制到毫米級。目前，道路橋梁測量工作中最為常見的靜態(tài)差分技術，在應用該技術時，需要基站開展測量工作并對測量數(shù)據(jù)信息進行確認和分析。

2.2 GPS技術運用于變形監(jiān)測中

多數(shù)道路橋梁工程項目施工環(huán)境相對惡劣和復雜，可變因素相對較多，極大地增加了測量工作的實施難度，為測量人員精確監(jiān)測工作的實施帶來了阻礙，影響后續(xù)道路橋梁工程項目的施工建設。將GPS技術應用于道路橋梁工程項目測量工作中，能夠在保障測量結果準確性的基礎上，大幅度降低測量難度。

可以在在大型建筑工程中內(nèi)部和外部同時安置GPS接收端開展全天候監(jiān)測，一旦建筑工程在外力影響下出現(xiàn)變形，其能夠第一時間接收信息掌握變形程度進而做出針對性處理措施，保障建筑項目整體安全性。道路橋梁工程項目在長期使用中，難免受到自然災害以及車輛荷載等影響，出現(xiàn)結構性損傷和老化。GPS監(jiān)控系統(tǒng)能夠全天候顯示在不同環(huán)境下道路橋梁工程項目的變形情況，并定期對橋梁項目的結構完整性和安全性等進行分析與評估。這有助于相關人員了解道路橋梁工程運營情況，減少道路橋梁工程項目變形問題的發(fā)生，延長項目使用年限，保障交通運輸安全性[3]。

2.3 GPS技術運用于高程擬合計算

GPS高程擬合計算的實際應用主要是測量人員通過GPS定位系統(tǒng)，對各個空間點的準確度高差進行詳細計算，并利用平差的方式進一步確定GPS空間點內(nèi)所獲得的最大高度，最終獲得各個空間點內(nèi)的高程差值。測量人員首先要確定各個空間點內(nèi)高度的具體數(shù)據(jù)。但由于目前部分空間點大地高度以及異常值獲取難度相對較大，GPS高程測量工作中所獲取的數(shù)據(jù)信息不夠全面，因此越發(fā)凸顯控制點精確度掌控的重要性。合理利用GPS高程擬合計算方法，利用曲面擬合解析等手段合理獲得各個空間點的異常值等，盡可能選擇平坦區(qū)域作為道路橋梁項目的建設地點。GPS高程擬合計算雖然對提升道路橋梁工程測量數(shù)據(jù)結果具有明顯的推動作用，但是其存在測量理論以及手段尚有不足等問題。

2.4 RTK技術的應用

RTK定位測量是GPS技術的延伸和發(fā)展，大幅度提升了測量精確度，將其應用于道路橋梁測量工作中，能將精確度逐步提升至厘米乃至毫米級別，是目前較為實用和高效的GPS測量手段。RTK定位測量主要以GPS相對定位原理為實施基礎，測量人員根據(jù)測量需求在基準站合理安裝信號接收機，在移動站安裝適當接收機，便能夠解決測量定位不科學等問題，大幅度提升測量精確度。

道路橋梁項目在準備階段往往需要測量地域地形、橫斷面以及定線放樣等，借助RTK 定位測量技術能夠保障定位準確，減少工作流程，提升測量效率和質量，提升資源利用效率，減少道路橋梁施工成本支出[4]。

2.5 GPS技術在斷面測量中的應用

采用GPS技術替代傳統(tǒng)的測量技術，能夠有效提升測量效率，保障測量數(shù)據(jù)的精確度。斷面測量是道路橋梁測量工作中的重要組成部分，借助GPS技術能夠更加準確、全面地獲取測量樁點的距離以及高程坐標等相關測量結果，并利用繪圖軟件可繪制道路橋梁斷面圖紙。尤其是針對施工環(huán)境相對惡劣復雜的地區(qū)，傳統(tǒng)測量方式往往會出現(xiàn)定位偏差以及測量結果不精確等問題，測量人員也往往存在人身安全問題。采用GPS技術能夠則可有效解決此類問題，這對促進道路橋梁建設極為重要。

2.6 對質量成果進行控制

在傳統(tǒng)的道路橋梁工程項目質量驗收工作中，需要驗收人員深入施工現(xiàn)場進行實地勘察和驗收，監(jiān)管部門也要派遣專業(yè)人員進行全過程跟蹤和監(jiān)督管理，消耗大量的人力物力財力。采用GPS技術能夠簡化質量驗收和監(jiān)督管理流程，對道路橋梁工程項目施工全過程進行實時監(jiān)督，并在竣工驗收階段，利用GPS技術對高程、坐標以及面積等相關數(shù)據(jù)信息進行詳細計算和匯總，進而確定道路橋梁工程建設質量是否滿足設計方案標準。通過GPS技術能夠實現(xiàn)自動化計算和分析，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)長久保存，節(jié)省了大量的人力物力。即使道路橋梁工程項目日后存在問題需要維修和養(yǎng)護，通過查閱數(shù)據(jù)資料便能夠為維護管理工作提供必要的參考，保障道路橋梁工程運行安全性。

2.7 在動態(tài)測放測量技術中的動態(tài)測量功能

動態(tài)測放屬于定位技術領域，是將信息傳輸技術與GPS測量技術融為一體。這種定位技術性能優(yōu)越，在高速公路勘測領域具有非常廣泛的應用空間。在具體操作過程中，工作人員可以根據(jù)路線帶狀平面控制網(wǎng)的等級差別進行針對性的分析與布置，并同步實現(xiàn)路線中線等方面的測放。尤其是對于高級公路工程施工作業(yè)中，可以充分發(fā)揮動態(tài)測放優(yōu)勢，最大限度地保障施工放樣工作的準確性和合理性。此外，還可以充分發(fā)揮基站與流動站的功能作用完成一次性作業(yè)，并設立永久基站，保障施工放樣的準確性和實時性功能，減少施工環(huán)境、自然以及時間等方面因素的影響和制約。其不僅能夠大幅度減少作業(yè)流程，還能夠保證放樣結果準確性，減少施工成本。

3工程實例

3.1 工程情況介紹

某橋梁工程測量長度、主塔高度分別為7 206ｍ、206ｍ，主孔跨度988ｍ，橋梁工程項目所處施工環(huán)境相對復雜惡劣，自然條件變化較大，存在長時間大風氣候，測量難度較大。鑒于測量工作無法采用傳統(tǒng)模式下的邊角測量方法，因此選用GPS測量技術進行操作。

3.2 選點布網(wǎng)

選點是GPS網(wǎng)構建的重要內(nèi)容之一，對布網(wǎng)精確性和可行性具有重要影響。GPS測量技術對空間點與空間點之間的互通要求并不嚴格，測量人員在選點過程中，可以根據(jù)橋梁工程項目的實際情況進行合理選擇。應用GPS技術能夠大幅度減少傳統(tǒng)測量模式中傳算點以及過渡點的測量作業(yè)內(nèi)容，優(yōu)化測量作業(yè)流程，節(jié)省測量時間。選擇點應當滿足橋梁工程測量工作需求，保證選擇點中信號接收器的安裝與操作不得出現(xiàn)失誤現(xiàn)象。

3.3 外業(yè)觀測

根據(jù)橋梁工程建設需求可以安設1個至多個選擇點和觀測墩，并根據(jù)觀測方案要求采用雙頻GPS信號接收機，以保障測量精確度。測量數(shù)據(jù)頻率為4次/min。及時對采集的數(shù)據(jù)信息進行深入分析與處理，通常情況下，數(shù)據(jù)采集保障衛(wèi)星數(shù)量不得小于6顆，衛(wèi)星高度應當大于15°。

3.4 數(shù)據(jù)平差計算

利用GPS技術構建三維無約束平差，對橋梁工程項目測量作業(yè)中所收集到的數(shù)據(jù)信息進行分析與計算，確保最終計算結果基線改正數(shù)值在3倍標準差之內(nèi)，以使本次測量作業(yè)質量符合項目要求。

3.5 精度指標的分析

利用跟蹤點作為GPS網(wǎng)的固定點，應用基線解算結果進行坐標傳遞，隨后經(jīng)過計算確定測量數(shù)據(jù)的最終結果以及坐標。通過測量人員進行平差計算可以得知，測量作業(yè)中對點位誤差實現(xiàn)了可將把控，精準誤差精確到厘米級。

4 結束語

道路橋梁工程項目準備階段進行合理的測量作業(yè)，能夠對設計方案和后續(xù)施工進行有效的指導，在提升施工效率的基礎上保障交通運輸安全。相關部門應當明確GPS測量技術的優(yōu)勢和作用，并將其有效運用于測量作業(yè)當中，提升測量數(shù)據(jù)精確度和全面性，為促進道路橋梁工程項目建設奠定堅實的基礎。由于環(huán)境復雜多變和技術限制，GPS技術在測量作業(yè)中的應用仍存在一定的缺陷亟需優(yōu)化，隨著時代的發(fā)展和信息技術的創(chuàng)新，GPS技術的應用范圍也會越發(fā)廣泛，測量技術也會得到明顯的提升。

參考文獻

[1] 劉立峰.GPS技術在道路橋梁工程測量中的應用[J].運輸經(jīng)理世界，2023（1）：97-99.

[2] 董昊錦.道路橋梁工程測量中的GPS技術應用[J].中華建設，2019（1）：176-177.

[3] 徐軍.淺談GPS技術在道路橋梁工程測量中的應用[J].智能建筑與智慧城市，2020（5）：85-86.

[4] 倪星航.GPS技術在道路橋梁工程測量中的應用分析[J].中國石油和化工標準與質量，2019，39（14）：249-250.