GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用分析

李新明

摘要：随着社会科技技术的不断进步，我国的GPS技术发展已经逐步成熟，GPS技术可以精准定位，被广泛地应用在了各个领域。GPS技术具有操作便利、不受天气等环境影响的优点，在道路桥梁工程测量中，GPS的定位技术和测算模型可以明显提高测量的工作效率。随着我国道路桥梁工程测量工作发展的逐渐深入，GPS技术将具有更广阔的发展前景。因此，本文将系统性地介绍GPS技术和道路桥梁工程测量，并分析如何将二者有机结合，有效提高工程测量效率。

关键词：GPS技术;道路桥梁;工程测量

在我国道路桥梁事业发展的进程中，一直在积极与现代化的科学技术相融合，以求得到更高层次的进步。GPS技术是上世纪70年代发展起来的一种定位系统，具有十分优秀的抗干扰能力，在道路桥梁工程测量中能够发挥巨大的价值。道路桥梁工程测量的长度长、范围广、经历的环境较复杂，如果依靠人工测量的方式，其结果的准确性不能得到保证。专家们发现，GPS技术能够对地面进行实时监测，其测量结果精度很高，可以为工程建设提供可靠的参考依据。

一、GPS技术概述

GPS技术是在上世纪70年代出现的，随着这些年来科学技术的不断发展，GPS技术也在不断提升。GPS技术也被称为全球定位系统，能够利用卫星技术和通信技术进行精准定位。GPS系统包括了卫星系统、地面监控和GPS信号接收器[1]。GPS技术的测量过程是通过21颗空间卫星对地面的各种情况进行监测;地面监测站是1个主控站和5个监测站组成;GPS信号接收器是指各种不同的终端设备，如手机、计算机等。其工作过程是借助空间卫星得到相关数据，并发送到地面监测站，再通过信号的分析处理，建立出直观的三维模型图。

GPS技术被广泛地应用在各行各业中，包括军事、侦测和精准定位等，人们日常生活中的手机定位就是依靠GPS技术。GPS技术有很多优点，包括高精度、高抗干扰性、和高效率等。由于GPS技术受外界干扰很小，可以在各种天气状况下表现良好，因此，也被应用在了建筑工程测量中，尤其是道路桥梁工程。

二、道路桥梁工程测量的重要性

由于我国幅员辽阔，地理情况变化较大，在进行道路桥梁工程测量时有较高的难度。在传统的工程测量中，主要依靠人工测量和一些简单的测量工具，测量的结果存在较大的误差，在工程建设中不能很好地提供数据支持。尤其是在修建桥梁工程时，因为水下情况比较复杂，依靠人力无法进行有效测算。而道路桥梁建设是国家的基础建设，对民生、经济和社会都有着十分重要的影响，且修建道路桥梁的工程量较大，如果没有准确的测量数据，就无法设计科学合理的施工方案，不能保证工程质量和使用寿命。因此，道路桥梁工程测量有十分重要的作用，应该引起相关施工单位和设计单位的重视。一方面，工程测量可以为施工方案设计提供重要依据，能够有效保证设计的科学性和合理性。另一方面，通过有效测量，可以得知所建设工程的工程量，在招投标工作中有重要的影响。

三、GPS技术与工程测量

（一）应用广泛

GPS技术具有应用范围广泛的优点。一方面，GPS技术可以和不同的行业不同的专业相结合，发展出新的研究方向。GPS技术与通信技术的结合使原本静态的监测发展成了动态的、全天候的监测技术，能够为人们提供更加有效的数据资源。另一方面，GPS技术在监测时不受天气和地形条件的约束，可以在各種情况下为人们提高所需要的数据。如在道路桥梁工程测量中，能够对人力难以监测的高山、河流和洞穴进行有效监测。由于GPS技术在计算机中形成的模型是三维动态模型，在不同的情况都能够提供有利的数据。

（二）定位精度高

GPS技术的测量准确性很高，经过技术的不断优化和提升，目前已经可以达到毫米级别的测量[2]。在过去的工程测量中，多依靠人工测量，且使用的设备比较简单，面对一些复杂地形不能有效测量，存在较大的数据误差。在道路桥梁工程测量中，GPS技术这种高精度的测量能够很好地保证建筑设计方案的科学性和合理性，尤其是在一些细节处的规划能够得到很好的保证，对道路桥梁的建造质量能够有明显提升。另外，由于GPS技术的广泛性，能够对以前依靠人工测得的数据进行校验，规避了过去测量工作中的错误之处，为后续的工程研究等工作提供了有力保障。

（三）测量效率高

过去的道路桥梁工程测量工作主要依靠人工测量，设备也较为简单，测量误差大，不能为建筑方案设计提供可靠的数据支持。但GPS技术的出现，有效弥补了这种不足，能够在任何时间段和任何位置为人们的需要提供的数据。由于GPS系统在测量时都依据的是电子设备，GPS地面监控、GPS信号接收器、计算机显示等。其测量过程十分简单，属于自动化测量，使用GPS测量系统可以直接得到监测结果，测量效率很高。在测量操作过程中，先通过GPS系统和计算机绘图技术建立完整的三维地图，当需要在提取某个点的详细数据时，只需要将相关坐标点的数据输入计算机，就可以完成数据采集的工作，且对测量的结果能够提供有力保障[4]。

四、实际应用分析

（一）工程控制网

工程控制网是一种十分重要的控制测量方式，是一种从全局上对监测数据汇总形成的网络结构。由于GPS系统在进行监测工作时，各个监测点之间不会产生影响，能够进行独立监测，并使用多台显示设备对同一个观测图像进行同步观测，可以将这些独立的数据绘制成可靠性较高的工程控制网。工程控制网主要有两种结构，一种是点连式的网络结构，另一种是边连式的网络结构，差别主要是其连接部分存在明显差异。点连式的网络结构只依靠一个公共点关联，观测效率很高，但呈现几何性较弱，参考价值不大。边连式的网络结构正好相反，是由一条公共边联系起了各个同步图像，能够呈现出较复杂的几何结构，但是由于复杂性，观测效率较弱。为了弥补两种工程控制网的不足，一般会将两种结构协同使用，以满足观测要求。

（二）动态定位测量

在桥梁施工方案设计时，桥墩支柱点的选择十分重要，关系着桥梁的稳定性和承受力。通过GPS技术，可以在桥墩交会进行精确定位。一些河流的表面比较开阔，尤其是在汇流处有较大的测量困难。利用GPS中的动态定位监测有很大的测量优势。GPS的动态定位监测有基准监测站和流动监测站组成，以可以确定的、精度高的测量点作为基准点，通过卫星全天候检测，将存在变化的点标记为一段连续变化的动态点，通过计算机模拟将数据进行转化，能够得到动态定位的测量结果[5]。这种有基准站和流动站共同得到监测的方式所需要的设备较简单，只需要一台GPS信号接收器和计算机，就可以得到三维的坐标点，测量精度可达厘米级别，为在水中的桥墩定位设计提供有力支持，有效保证桥梁设计和施工的质量。

（三）变形监测

变形监测主要是指通过GPS监测系统对已经建立好或正在施工中的工程对周边环境产生的形变进行有效检测，包括对地面沉降和建筑体位移等。这种专门的变形检测也被称为GPS-RTK技术[3]。变形监测的主要过程是建立多个监测点，并在可能出现变形的位置设置好参考点，借助基点数据对实时监控得到的结果进行分析比对，测算出精准的变形数据。在GPS-RTK系统中，可以实现自动化变形监测，通过与报警系统的搭建，当数据变化幅度超出预定标准时，能够及时进行警报，使专业的测绘工作者对危险情况进行分析。道路桥梁建立实时的变形监测有很强的必要性和现实性，当出现变形时要及时对建筑体的承重性、使用寿命和稳定性进行分析，在存在一定的风险性时，要进行必要的维护工作，保证道路桥梁的安全性。

（四）为方案设计提供支持

GPS技术的三维模型可以提供有效的地形监测，在模型图中可以得到监测点的三维坐标，通过比对分析能够使监测点的平面位置和海拔高度被直观地看到，避免了设计人员由于对空间预计的失误产生设计问题，对判断地形和具体施工工艺也有很好的帮助。在道路桥梁的具体施工过程中，方案设计是重要的施工标准依据，而不同的地质条件，施工选用的设备、工艺和其他资源都有差异[6]。在过去，通过人力调研得到的资料精准度低，在设计时还会存在一定的错误，如果在前期能提高有效的数据，能够以最高效的方式进行建造，降低了施工企业不必要的投入支出，提升企业的经济效益。

五、GPS技术发展应用前景

GPS技术目前还在不断发展的过程中，在人们的日常生活中可以用于交通导航、手机定位和休闲娱乐等;在军事领域可以发展空间技术、侦测技术和武器研究;在工程行业里可以用来进行工程测量、大地测量、摄影测量等。GPS技术的动态监测功能能够在任意时段为研究人员提供有参考价值的数据，为工程建设工作的开展带来了极大的便利性。GPS技术的发展代表了国家在科技领域的进步，但后续的发展仍然需要不同行業的人才充分发挥自己的能力，为推动GPS技术发展的广度和深度而努力，为推动国家科技研究而努力。

六、结束语

总之，GPS技术的发展有十分广阔的前景，可以与各行各业相互融合，开发出新的研究领域。在GPS技术与道路桥梁工程测量的结合上，GPS技术能够充分发挥其适用环境广、定位精度高、测量效率高和操作便捷的特点，在工程控制网络、变形监测和动态定位测量中发挥作用，为发展我国的道路桥梁建设工作做出巨大贡献。相关施工企业和设计单位应该关注GPS技术的发展，并将其合理运用在工作中，确保工程测量结果的准确性，为发展建设提供可靠的参考依据。

参考文献：

[1]彭辉.刍议GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用[J].工程技术（全文版），2018（01）：115-116.

[2]李俊.浅谈GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用[J].建材与装饰，2017（09）：268-269.

[3]许宇波.GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用[J].城市建设理论研究，2015（09）：5117.

[4]孟祥妹，赵振东.GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用[J].科技创新与应用，2014（36）：239-240.

[5]王仲想.GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用探究[J].科技创新与应用，2016（15）：242.

[6]陈振伟.GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用分析[J].黑龙江科技信息，2016（15）：271-272.

（作者单位：中交一公局厦门工程有限公司）