桥梁施工测量工作中GPS技术的应用

2021-04-01李坤

工程建设与设计 2021年12期

关键词：精准度桥梁工程卫星

李坤

（广东冠粤路桥有限公司，广州 511400）

1 引言

随着科学技术的发展，传统施工测量方法已无法满足时代发展的需求。桥梁工程建设单位必须与时俱进，积极引入GPS 技术，并将其应用于测量工作中，可达到提高测量效率及精准性的目的，对加强我国桥梁工程建设质量具有积极意义。

2 GPS 技术概述

为加强GPS 技术手段在我国桥梁施工测量工程中的应用，本文对GPS 技术进行简要概述。

2.1 GPS 技术简介

GPS 技术是现代科技技术衍生出的先进技术，其全称为Global Positioning System（GPS），中文名称为全球定位系统。该技术以导航卫星系统为基础进行运作，由于其能够同步使用多颗卫星，故GPS 技术不受时间限制，且具有全球性、全能性及极强的精准度。该技术可对测量物体间的距离进行判断，并在短时间内明确测量物体的实际位置。国内外学者相继对GPS 技术进行深入研究，并取得了良好的研究成果。相关研究报告指出，GPS 技术测量的精准度可达到毫米级。在桥梁工程测量工作中应用GPS 技术，不仅可以显著提升桥梁施工测量的工作效率，还可以对人力投入成本进行有效控制，对提升桥梁工程整体效益具有重要作用。

2.2 GPS 技术的组成部分

GPS 技术已趋于成熟，因此，其在基本构造及组成部分等方面均具有极高的完善度。GPS 技术主要分为3 个部分：空间组成部分、用户组成部分以及地面控制组成部分。其中，空间组成部分主要是由一定数量的工作卫星及备用卫星组成，这2 种卫星系统均分布于轨道面上，与地表之间的距离大多在20 000 km 左右。据相关资料显示，4 颗以上的卫星可对相应导航信息进行观测，且不受时间或空间限制[1]。由此可见，空间组成部分在GPS 技术中具有重要地位。地面控制组成部分主要由主控站、监测站以及注入站等部分组成。其中，监测站是地面控制组成部分正常运作的先决条件，其能够对卫星信号进行持续跟踪，并根据操作人员的实际需求对数据进行收集[2]。此后，监测站能够将收集的数据信息传输至主控站，为后续工作顺利进行奠定良好基础。主控站具有统一控制职责，其能够根据操作人员的实际需求，及时对数据进行处理，并在处理工作结束后，利用计算机网络技术立即将数据信息传输至注入站。注入站能够利用卫星存储器对数据信息进行存储，为后续工作的顺利进行提供保障。

2.3 GPS 技术的优点

本文通过分析相关资料，对GPS 技术的优点进行了总结，具体内容如下。

2.3.1 可实现全球全天候定位

GPS 卫星数量较多且分布均匀，4 颗以上的卫星能够在任意时间段或地点开展观测工作，为后续工作顺利进行提供基本保障。此外，若未出现恶劣天气，如台风、闪电以及打雷等，GPS 卫星可根据操作人员的实际需求，实现全天候定位服务。由此可见，GPS 技术在时代发展中具有重要地位。

2.3.2 测量精准度高

自GPS 技术诞生以来，国内外学者相继对其进行了研究，并取得了一定成果。研究报告中明确指出：在50 km 范围内对GPS 卫星进行使用时，其测量精准度可达到6～10 m；若测量范围在100～500 km，则GPS 卫星测量精准度可达到7～10 m；若测量范围在1 000 km 左右，GPS 卫星测量精准度可达到9～10 m。由此可见，GPS 卫星具有良好的测量精准度。因此，相关人员应积极应用GPS 技术，提高工作效率及测量精准度[3]。

2.3.3 观测时间较短

在GPS 技术不断更新及完善的背景下，其静态定位观测时间已大幅缩短[4]。例如，GPS 定位系统在实际工作过程中，仅需约15 min 即可实现对其20 km 范围内物体进行静态定位。GPS 系统针对流动站开展快速测量工作时，能够在2 min 内迅速测量多个流动站与基准站之间的距离。此外，在对任意流动站进行观测时，GPS 系统仅需几秒钟即可实现实时动态定位。由此可见，应用GPS 技术能够显著提升观测效率[5]。

2.3.4 操作简便

由于GPS 技术接收机正在不断优化，故其测量自动化水平也在不断提升。工作人员开展测量工作时，仅需安装GPS 仪器，并连接相应线路，然后量取天线高，并针对仪器工作状态采取相应监视措施，即可达到自动测量目的。由此可见，GPS技术观测工作操作简便，且通过仪器即可实现，对操作人员专业能力水平要求不高，极大地减少了相关企业或机构人力投入成本。此外，在测量工作结束后，工作人员仅需关闭电源，并归纳接收机，即可顺利完成观测任务。

2.3.5 坐标统一

应用GPS 技术可同时对平面位置及大地高程进行测定，且能够保持较高的测量精准度。GPS 定位系统全球坐标具有较高统一性，计算定位工作区域为全球坐标系统，因此，GPS测量结果将与坐标系统建立直接关系，大大提高了GPS 测量结果的精准性。

3 GPS 技术的应用优势及不足

GPS 技术在桥梁工程施工测量中的应用虽然具有良好的优势，但也存在许多不足。因此，相关人员必须不断对该技术进行优化，以达到GPS 技术应用效果最大化的目的。为此，论文通过分析相关资料，对GPS 技术在测量中的优势及不足进行了总结，具体内容如下。

3.1 GPS 技术在桥梁工程施工测量中的优势

结构物放样、控制网测量以及布设等工作内容在桥梁工程施工测量中具有重要地位。针对传统桥梁施工而言，施工人员对控制网进行布设时，大多将其设置为导线网等，并利用全站仪以及测距仪等设备对外业数据信息进行获取，以提高数据信息获取效率及质量。通常情况下，施工人员设置的控制网边长大多超出了规定标准，尤其针对横跨江河桥梁而言，其跨度及测量难度相对更大。但应用GPS 技术后，上述问题便可以得到有效解决。GPS 技术相较于传统测量手段具有明显优势，其能够应用于跨海桥梁中，并加强测量效果。在实际工作过程中，工作人员可利用GPS 技术手段测量桥梁控制网，且不受外部环境因素影响。基于此，工作人员可以显著缩短观测时间，提高工作效率。此外，国内外有许多文献资料对GPS 技术精准性进行了研究，并成功证明其精度已达到毫米级。因此，工作人员可放心使用测量结果，为桥梁工程后续施工奠定良好基础。

3.2 GPS 技术在桥梁工程施工测量中的不足

GPS 技术虽具有良好的精准度，但其应用仍具有一定局限性。因此，部分桥梁工程在开展测量工作的过程中，必须结合其他仪器，才能使测量结果具有较高精准性。若工作人员仅依靠常规测量仪器开展测量工作，极有可能导致测量结果精准性明显下滑，从而对后续施工顺利进行或工程建设质量产生严重影响。由此可见，仅依靠GPS 技术难以实现有效测量。因此，为确保测量结果具有较高的精准性，工作人员在开展测量工作时，可选择将GPS 技术手段与其他仪器结合使用，提高测量结果的准确性。在此基础上，不仅GPS 系统工作效率将显著提高，其应用空间也将得到拓展。

4 GPS 技术手段的实际应用

应用GPS 技术手段对桥梁施工测量具有重要意义，相关人员应给予高度重视，并积极将其应用于实际测量中。为最大化GPS 技术应用效果，本文通过分析相关资料，对该项技术在桥梁施工测量中的应用进行了总结，其具体内容如下。

4.1 桥墩定位

桥墩定位是桥梁施工顺利进行的先决条件，因此，施工人员必须给予高度重视。通常情况下，施工人员利用传统施工方式开展施工时，大多会使用前方交会法。虽然该方法具有一定的可行性，但多数桥梁工程所处海面或江面均较为开阔，采用该方法极有可能增加桥梁交会施工难度，从而对后续施工产生直接影响。因此，工作人员可将GPS 动态定位技术应用于桥墩交会定位中，以达到顺利施工目的。GPS 动态定位技术手段主要由基准站及流动站组成，具体工作原理如下：（1）将点位精度相对较高的控制点视作基准点，并在特定区域对接收机进行安装，将其作为参考站；（2）利用接收机对卫星进行实时观测，并利用流动站上的接收机接收基准站输送的数据信息；（3）利用计算机技术手段对流动站三维坐标及测量精度进行实时计算与显示。有学者针对该种施工方法进行了研究，并在研究报告中明确指出：在桥梁定位施工中采用GPS 技术，工作人员仅需对GPS 接收机进行安装，即可达到实时监测三维坐标目的，对提高工程施工效率具有重要意义。因此。相关人员应积极应用GPS 动态定位技术手段。

4.2 桥梁塔柱

目前，我国大型斜拉桥塔柱高度不断增加，斜拉桥斜率控制已成为提高桥梁质量的重要前提。由于桥梁索塔之间跨度相对较大且水位较深，因此，若施工人员采用传统方式开展工作，极易导致测量结果精准度不够。此外，利用传统方式开展工作，极易受外部环境因素影响，降低工作效率，情况严重时施工人员甚至需要借助其他方法，才能达到顺利放样目的，不利于提高工程建设质量及施工效率。因此，施工人员在实际工作过程中，应积极应用GPS 技术手段，对放样方式进行革新。我国有学者为明确GPS 技术在放样工作中的应用价值，特此对其进行了研究，并在符合相关标准情况下，将该项技术应用于桥梁工程建设过程中。例如，我国京杭运河枣庄段二级航道整治马兰大桥工程，根据设计图纸及相关资料显示，该桥梁主要由主桥、南北引桥组成。在实际采样过程中，工作人员采取了以下措施：（1）输入点位坐标，并由工作人员携带GPS 接收机前往测量地点；（2）在工作人员达到测量地点时，GPS 接收机将发出相应信号，以达到提醒工作人员的目的；（3）工作人员可根据GPS 接收机显示信息顺利完成放样工作。在此基础上，桥梁工程后续施工顺利进行将得到有效保障。