浅谈全球定位技术在桥梁测绘工程中的应用

张奂

摘要：随着桥梁和测绘行业的发展，越来越多的高新技术被应用到桥梁测绘工程中，其中GPS技术的应用不仅有效地提高了测绘效率，还能够解决传统测绘技术无法解决的问题。本文主要结合笔者多年工作经验，首先对GPS测绘技术进行概述，然后对GPS技术的优势和应用要点进行了分析和探讨，阐述了GPS技术在桥梁测绘工程中的应用。

关键词：GPS；控制测量；施工放样；变形监测

前言

桥梁工程规模大、耗时长，采用常规的测量手段无法较好地进行桥梁测绘工作，因而必须采用GPS技术进行桥梁测绘作业，解决常规水准测量无法解决的施工测量难题，确保桥梁工程的顺利开展。

1GPS测绘技术概述

GPS是全球定位系统的英文简称，英文全称为GlobalPositioningSystem，该系统是由20世纪70年代由美国国防部研究而成的一种同时能够用于民用和军用的卫星导航定位系统，美国政府于1995年4月宣布该系统已组建完毕并投入运行。该系统主要利用卫星实现定位导航，该系统相较于传统的定位技术具有全天候、实时性、全球性、全能性和连续性等优势，同时具有非常突出的抗干扰性能和严格的保密性。该系统的出现给全世界的导航技术以及定位技术带来了根本性的改变，在军事以及人们生产生活的各个领域都带来了巨大的影响。正因为GPS定位系统的良好特性，使其在各類测量领域中得到了非常广泛的应用，主要包括城市测量、工程测量、大地测量、航空摄影测量等，为我国的各类测绘作业翻开了新的篇章。GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。该系统相较于常规测量方法来说，具有测量精度高、测站间无需通视、观测时间短、仪器操作简便、全天候作用以及提供三维坐标等优势。全球卫星定位系统卫星星座，设计由24颗卫星（事实上目前经常保持27～32颗卫星）组成。它们分布间距为60°的6个轨道上，轨道倾角55°，每个轨道面上均匀分布4颗卫星。卫星的地面高度为20200km。全球定位系统重分布的卫星星座，能够确保在无论哪个时间段或者哪个位置都能够在同一时间接受到4颗或者以上的卫星信号，从而实现瞬间的定位观测。差分是两个或更多个测站之间的相对定位，图1为差分GPS示意图。图1中的A与B两点能够在相同的瞬间中对相同的至少4颗的一组卫星进行观测。并且其中A点作为一个已知点，能够通过数据链，将原始信息传输给点B，这样就能够准确地确定B点的具体位置。全球定位系统于20世纪80年代投入到民用的各个领域，特别是在测绘行业起到了非常巨大的作用和影响。同时随着各类测绘要求的不断提高，传统的三角测量等方法已经无法满足测绘行业的需要，全球定位系统的高效益、全天候、高精度等特点逐渐在测绘行业取得了非常显著的成果。

2GPS技术在桥梁工程测量中的优势

1）能够为桥梁测绘部门节省大量的财力、物力和人力。相较于传统的测绘技术，全球定位系统测量效率更高、测量结果的精度也更高。在桥梁测绘作业中，在复杂地形的情况下，传统的测量技术缺乏一定的抗干扰性，并且测量得出的可靠性也比较差。而采用GPS技术，仅仅需要进行单个操作站的设置就能够实现对1500m范围内的地区进行测量作业，有效地减少了监测站的数量和测绘人员的数量。2）采用传统的测量技术很容易导致测量误差的出现，测量误差的出现就必然会引起桥梁工程大返工，而GPS测绘技术能够有效解决这一问题，可以通过建立3～4人为1个单位的流动站，每一个放样点仅仅需要停留0.5s就能够完成中线测量的5～10km。3）自动化程度更高，采用GPS测绘技术实现了观测、处理高度自动化，高度自动化能够有效地减少人为测量的误差，提高测量结果的精度。

3GPS技术在桥梁测绘工程中的应用

在桥梁工程控制测量中，利用GPS就是建立GPS控制网，其应用主要包括进行平面控制网和高程控制网的建立等。在桥梁GPS测绘作业中，GPS能够提供三维定位信息，能够有效地对桥梁的跨河和跨海水准问题进行解决。只要能够以一定的精度要求得出测站点的高程异常差值，就能够将GPS点的大地高转换成为正常高，从而对桥梁施工中的高程控制进行实现。GPS在桥梁施工控制测量中的应用较好地对海上高程控制测量以及连续多跨跨海高程贯通测量的难题进行了解决，为跨河和跨海施工提供了先进的技术。在GPS控制网的布设过程中，需要以桥梁的勘测设计要求和桥梁的变形监测的需要为依据，严格按照“整体控制、局部加密”的原则。在选择控制点位置时，必须综合考虑桥梁施工的特点和需要，不仅要求控制点的位置在施工便道之外，同时满足GPS测绘的要求，还要求尽量确保相邻两点之间的通视。如某桥梁起始桩号为DK172+764.830，终止桩号为DK173+939.400，孔跨布置：12-32m简支梁+1-（40+64+40）m连续梁+19-32m简支梁。中心里程：DK173+352.115，桥全长1174.49m。本桥简支箱梁采用预制架设法，连续梁采用悬臂灌注法施工。本桥桥台采用双线矩形空心桥台，台顶斜置；桥墩1号～11号、16号～33号桥墩采用圆端形实体桥墩；0号～34号墩台采用钻孔灌注桩，桥位于曲线上，双线，线间距4.6m。该桥平面控制网采用GPS同步静态观测模式，采用大地四边形或三角形同步图形扩展方式进行布网，采用2个公共测站实现相邻同步环之间的连接，由大约5个观测站组成1个同步环，每个环同步观测1个时段，每时段观测不低于60min，满足设计要求。GPS观测数据采用接收机自带的数据转换软件，将原始观测数据统一转换为标准的Rinex格式，接着选择徕卡公司LGO7.0软件统一进行基线解算，在基线解算满足要求之后将基线向量文件输出，通视进行平差计算。水准观测的主要技术要求严格按照规范执行，所有相关的技术指标和限差均在数字水准仪中进行设置，在外业观测的过程中，由仪器自带的水准路线测量软件系统实现实时检查和提示，只要发现超过限制的情况，则需要立即进行重新测量，从而确保测量数据的准确性和可靠性。平面高程复测完成后，复测成果应及时向监理单位报批，批准后方可使用。

4结论

综上所述，GPS精密定位技术具有全天候、高精度、实时性等多种优势，已在我国桥梁测绘工作中得到广泛的应用，并且取得了非常好的测绘效果，充分地证明了GPS定位技术的测量优越性。今后，随着科技的不断发展，GPS技术也将会得到进一步的发展，其应用范围也会更加广泛，取得的测量结果也会更加精确，将为我国经济建设、国防建设的发展和科学技术的进步发挥更大的作用