路桥施工中GPS测量技术的应用分析

2018-03-25方双维

山西建筑 2018年34期

方双维

(山西路桥第一工程有限责任公司，山西太原 030006)

与传统定位与测量技术相比，GPS测量技术具有高效、高精度、抗干扰性等突出优势，能够在条件恶劣的环境下稳定完成测量工作，可以较好的满足现代道路桥梁建设施工的要求。随着科技的进步，GPS技术也得到了迅猛的发展，在公路、桥梁的控制测量方面发挥了日益重要的作用。

1 GPS测量技术的特点

第一，突破了时间、地点的限制。GPS卫星覆盖全球，地球上的任意一个位置，任何一个时间至少能够同时观测到四颗卫星，这使得GPS技术突破了时间和空间的限制，能够提供更加准确的定位、授时等各种服务。第二，不被气候限制。GPS测量技术的原理是GPS卫星发送导航定位，用户发出信号，只要用户具有能够接收、跟踪、变换、测量GPS信号的设备，就能够利用GPS信号进行导航定位测量。为此，气候、气温这些因素对GPS定位服务不具有影响作用。在十分恶劣的气候环境下，GPS也能提供正常的定位服务，为用户提供高效、准确的服务。第三，定时定位。GPS能够为导航用户提供定时定位服务，能够很好的满足用户的定位需求。子午卫星定位系统需要花费很长的时间进行定位才能得到具体的结果，但GPS却能够利用实时观测数据获取定时定位结果。为此，与子午卫星定位系统相比，GPS具有较强的实时性，实用性更强。第四，不需要通视。正常情况下测量点与点之间的距离需要通视，但利用GPS测量技术无需进行通视就能获取测量结果。利用GPS测量技术进行测量，只要测量的点能够接收卫星信号，就能完成定位工作，而该过程不需要对过渡点进行设置。由于GPS测量技术所得到的测量结果精度比较高。第五，精度高、速度快。GPS测量技术与其他传统测量技术相比在测量精度，测量耗费时间方面具有突出优势。与一些常规的导航测量方法相比，GPS测量技术测量精度高，测量速度快，经济效益高。为此，GPS测量技术在导航和测量领域具有较高的应用价值，能够创造广泛的经济效益。

2 在路桥施工中GPS测量技术的优势

GPS技术控制网的边长、网形都具有严格的、明确的规定，局限性较强。《工程测量规范》中明确要求GPS技术定位的三角网中的三角形的内角必须始终大于30°，在测量过程中，即使地形方面对测量工作造成了限制，该三角形的内角也必须大于25°。在实际的测量工作中，受到地理环境因素的影响，部分工程测量项目的三角形网无法满足这一要求。在这种情况下，GPS测量技术能够取代常规的定位、测量方法，较好解决这一困境。GPS技术目前已经能够实现全天候直接测量待测点的三维坐标，能够在路桥施工中发挥强大的技术性优势。在路桥施工中利用GPS测量技术能够有效避免工程因测量工作粗差出现返工。同时，GPS测量技术测量精度高，勘测效率高，能够有效减少测量工作花费的时间，从而促进工程进度。利用GPS测量技术进行测量，每个放样点只需停留一两秒的时间，测量效率与常规测量相比明显更高。在进行中线放样时，还能同时进行中桩抄平，交叉作业，GPS技术有效提高了路桥施工的测量效率。GPS测量技术在路桥施工中不仅能够应用到路桥测量的平、纵、横、监理，还能用于施工放样、竣工测量、养护测量等多个方面。与全站仪相比，GPS测量技术具有明显的优势。全站仪就是全站型电子速测仪，它是一种三维坐标测量系统，能够自动显示测量结果，还能与外围设备交换信息。全站仪的主要组成单元包括电子测角、电子测距、电子计算、数据存储。全站仪能够实现测量、处理过程电子一体化，其测量基本原理是测角、测距。全站仪的一大缺陷是受通视条件限制，为此，利用其进行路桥施工测量，多采用偏距支距法进行放样。利用全站仪进行路桥施工测量，则会存在极坐标与直角坐标互换的问题。同时，不断搬站也会导致极坐标定向方向发生变化，换算参数发生变化。为此，利用全站仪进行测量，外业工作人员需要十分熟悉换算公式和方法。GPS测量则能够直接获取待测点的坐标，利用坐标系统进行互相转换。利用GPS进行测量，只需要求得国家坐标系统和地方坐标系统的转换参数即可。与全站仪相比，GPS具有许多优势，如无需通视，测量精度高，测量速度快，测量方式简单，花费少，抗干扰，灵活性强等等。

3 路桥施工中GPS测量技术的应用

1)平面点位的关系换算。GPS测量能够借助坐标系统的有效转换来实现对测量点坐标的准确判定，不管是选择何种坐标系统，都可以借助GPS测量技术来完成测量工作，该过程只需要在初期对两个直角坐标系统所需要的转换参数进行计算即可。同时，只需要进行一次转换参数的计算即可，其所得到的计算结果可以在整个施工工期和施工范围内应用。与全站仪进行对比可以发现，GPS测量技术所进行的平面点关系转换效率比较高，而且换算结果准确性更高，且对工作人员的技术要求更低。2)导线测量。借助全站仪进行导线测量过程中，会受到各方面因素的影响和限制，此时在进行施工设计过程中可以借助GPS测量技术在控制点间进行导线的布设，并以此为根据进行测量，再进行放样。利用GPS进行测量则更加简单，在知道GPS控制点的前提下即可机械能坐标转换，进而求解，得出最终测试结果，测量结果的精度与全站仪一样。如果GPS测量技术与全站仪共同作业时，要明确后视点、站点坐标，而且在导线测量过程中GPS测量技术无需布设导线控制网。3)断面测量和桥位放样。通常情况下，GPS测量技术无法实现测量数据的进度叠加，其仅可以满足路桥使用测量精度要求。借助全站仪进行测量过程中，会受到各方面因素的影响和限制，无形之中增加了桥位放样工作的难度，此时GPS测量技术放样点位操作则更加方便。断面测量是路桥施工的重要测量内容，测量各个桩点的横截面是相关规范提出的要求。GPS进行断面测量无需搬站点，操作效率大大提高。4)高程控制的测量。实际上，在进行路桥施工过程中，GPS测量技术具有如下几个方面的优势：a.可以对人力无法测量的地形进行有效测量，而且测量数据更加准确。b.全面覆盖。GPS测量技术可以实现对各种地形的全方位、实时测量，并根据地形变化来进行相应的调整，从而有效降低测量误差。c.GPS测量技术的精度可以满足四等水准精度要求，在实际工程施工中具有较高的应用价值。

4 GPS在路桥施工中的应用

首先，静态GPS的应用趋势。在进行路桥线路勘测过程中，静态GPS定位技术得到了广泛的应用，其可以有效提高路桥线路勘测的准确性。通常情况下，静态GPS技术理论被应用到GPS测量技术之中，而且操作规范逐渐成熟，从而为实现路桥工程的控制测量奠定了良好的基础。

其次，动态GPS的应用趋势。动态GPS定位技术中航测成图和辅助建立模型成为了一大应用趋势。传统航测成图定位技术在平面位置、高程测量过程中需要结合实际情况对每个对象设置4个～6个控制点，但是该过程中需要消耗大量的时间、人力、物力。在GPS的辅助下，航测成图的建立工作将更加方便快捷，能够有效的节省时间、人力、物力。RTK技术的观测质量很高，观测数据的精度达到了厘米级。同时，这一技术还能用于横纵面的测量及野外观测数据采集等多个方面。将常规全站仪与RTK技术结合，能够充分发挥二者的优势，完成各种测量环境的测量工作。