GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用分析

贺钟良

励精科技(上海)有限公司贵阳分公司

GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用分析

贺钟良

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全球定位系统具备精密授时、高精度定位和系统容纳用户数量达等特点，因此广泛运用于道路桥梁测量工作中。全球定位系统在我国的应用已深入气象、水文、建设等各个领域。文章通过北斗卫星导航系统RTK技术角度入手，指出在道路桥梁工程测量中，该技术有效运用道路勘测、道路变形监测以及施工放养等应用。

GNSS；道路桥梁；工程测量；应用分析

引言

GNSS的全称是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)，包括全球的、区域的和增强的，比如，美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAAS、欧洲的EGNOS和日本的MSAS等。

1 全球定位系统

1.1 概述全球定位系统

全球定位系统是指是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标、速度和时间信息的空基无线电导航定位系统。该系统在我国测量工程领域范围内应用十分广泛。在基准站和移动站之前不需要通视，避免了遮挡带来的经济损失；作业距离可达15km，覆盖了VRS网络地区；操作简便，不存在误差积累；不受气候影响，可以进行全天候作业。

1.2 北斗卫星导航系统

中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统。该系统由北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务。北斗卫星导航系统在军事和民用领域应用前景十分光明，具备的短报文通信功能，可一次性传输达120个汉字的信息；具备精密授时、高精度定位和系统容纳用户数量达的特点。

1.3 RTK技术特点

1.3.1 测量精度较高。RTK测量系统中的移动站采用内置的软件控制系统进行操作，无需人工干预即可完成各种测量工作，不仅节约了人工成本，还降低由于人工参与而带来的误差，保证了测量精度。

1.3.2 作业要求较低。RTK技术应用条件是：满足电磁通视和对天基本通视。该项技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的限制、影响较小。与传统测量方法比较，RTK技术可以有效解决由于地形复杂、地物障碍造成地区难以通视的问题。

1.3.3 数据安全可靠。全站仪在多次搬移后会出现误差累积的现象，搬移次数越多，产生越大误差；RTK技术有效避免了该问题产生，在一定作业半径范围内，只要符合RTK基本工作条件，其测量平面精度和高程精度都可以完成测量需求。

1.3.4 作业效率高。在符合测量条件情况下，仅需一人即可应用RTK技术，完成测量作业。此外，移动站在搬移过程中即可获得测量结果坐标或进行坐标放样。该技术数据输入、存储、处理、转换能力强，信号以电磁波的形式与其它测量仪器进行通信，大幅度提升了测量作业效率。

2 北斗卫星导航系统道路桥梁工程测量应用分析

2.1 道路桥梁测量应用

2.1.1 道路勘测。道路勘测作业强度大且工作路线长，虽然早已采用电子全站仪等先进测绘仪器，然而由于通视和作业环境影响，作业效率较低，大幅度延长了设计勘察周期。相对于传统测量方法，北斗导航系统有以下特点：定位精度高，不受距离长短和环境限制，适合地形条件复杂、互不通视的地区；对于山区道路建设，通过北斗卫星导航系统的RTK技术可完成高精度的高程测量；利用应用北斗RTK技术，可实时获得测量点的空间三维坐标。该技术适合线路、桥梁、隧道等工程的勘测。

2.1.2 道路变形检测。传统北斗RTK技术在实施过程需要在测站区域架设基准站，初始时间较长，受距离影响测量误差大，基线长度越大，误差越大。为弥补传统RTK技术缺点，通过构建网络RTK来进行误差修正，从而确保测量不受移动站与基准站间的距离限制，通过在测量区域范围内建立多个均匀分布的连续观测基准站，融合测量数据，适用于道路桥梁变形监测。

2.1.3 道路施工放样。采用实时RTK测量时，只需将中桩点坐标输入到RTK电子手簿中，系统软件就会自动定出放样点的点位。由于每个点测量都是独立完成的，不会产生计误差。放样时，要输入各主控点桩号，然后输入起终点的直线段、方位角与缓和曲线的距离、圆曲线的半径。此外，全部操作均由RTK电子手簿完成。现阶段，基于北斗的RTK技术可以实现道路施工过程的点、曲线、直线放样工作。通过定位三维坐标直接完成施工放样，精度很高，同时提高了施工效率。

2.2 北斗卫星导航系统不足之处

2.2.1 提升关键技术。以公路测量为例，为保证北斗卫星导航系统在该领域的应用程度更为范围，要突出解决的关键技术主要包括基于“北斗”的实时动态高精度定位技术研究，多功能精密单点定位软件系统的研制与开发，基于“北斗”的单基准站差分、多基准站局部区域差分与广域差分技术等，致使提升定位结果的可靠性与精度，从而确保工程质量。

2.2.2 强化政策引导。对于道路测量等测绘领域而言，“北斗”是我国地理信息产业的重要支撑。在推动“北斗”产业化过程中，各级测绘地理信息行政主管部门应该在市场准入、安全监管、质量检测和产品认证等方面发挥好引导和主管作用。

2.2.3 提升科研实力。为加强北斗卫星导航系统的竞争力，要积极推动面向行业应用的工程研究中心、企业研发中心等创新平台建设，支持科研院所和高等院校建立产、学、研、用相结合的“北斗”应用技术创新体系，增强关键技术和共性技术持续攻关能力。

结束语

综上所述，全球定位系统在我国的应用已深入气象、水文、建设等各个领域。全球定位系统具备精密授时、高精度定位和系统容纳用户数量达等特点，因此广泛运用于道路桥梁测量工作中。文章通过北斗卫星导航系统RTK技术角度入手，指出在道路桥梁工程测量中，该技术有效运用道路勘测、道路变形监测以及施工放养等应用。

[1]赵家仁.探讨GPS技术在桥梁工程测量的应用[J].科技风，2012，(13)：89-90.