橋梁工程測(cè)量中GPS技術(shù)的應(yīng)用
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1GPS技術(shù)在橋粱工程測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)
1)GPS技術(shù)在橋梁工程中具有相當(dāng)領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)，GPS技術(shù)為橋梁施工部門(mén)節(jié)省了大量的人力、物力資源。同時(shí)在橋梁工程的測(cè)量工作中，GPS技術(shù)測(cè)量的精確度更高，施工效率更快。GPS技術(shù)在工程應(yīng)用方面具有相當(dāng)大的可靠性和抗干擾能力。例如，普通且地勢(shì)較高的橋梁施工場(chǎng)地，只需要設(shè)置單個(gè)操作站就可以對(duì)15km范圍的地區(qū)進(jìn)行GPS技術(shù)監(jiān)測(cè)，極大地減少了橋梁工程中監(jiān)測(cè)站的數(shù)量和人為監(jiān)測(cè)的次數(shù)。
2)在橋梁工程中應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行施工測(cè)量，很大程度上解決了施工測(cè)量出現(xiàn)較大誤差造成的返工問(wèn)題，提高了工程施工的勘測(cè)準(zhǔn)確度和橋梁工程監(jiān)測(cè)工作的效率。在監(jiān)測(cè)工作中，建立以3/4人為一單位的流動(dòng)站進(jìn)行施工，各放樣點(diǎn)只需停留1/2s即可完成中線測(cè)量5/10km，還可在進(jìn)行中線放樣監(jiān)測(cè)的同時(shí)將中樁抄平一起完成。在橋梁工程施工中GPS技術(shù)檢測(cè)的覆蓋面較廣，包括橋梁測(cè)量平面、橫面、縱面等。同時(shí)GPS技術(shù)涵蓋有對(duì)工程監(jiān)理和橋梁施工的放樣監(jiān)測(cè)、橋梁工程完工的測(cè)量、工程后期橋梁養(yǎng)護(hù)測(cè)量等內(nèi)容。GPS技術(shù)中的RTK定位技術(shù)還能夠更好地完善GPS技術(shù)在橋梁工程勘測(cè)、施工和管理工作中的優(yōu)勢(shì)。
2GPS技術(shù)在橋梁工程測(cè)量的應(yīng)用分析
2.1gps靜態(tài)定位技術(shù)
GPS靜態(tài)定位技術(shù)是指至少應(yīng)用2臺(tái)接收機(jī)同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，然后對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)化、精確化的處理。橋梁工程應(yīng)用GPS靜態(tài)定位技術(shù)，可以提高施工測(cè)量的可靠度和精準(zhǔn)度。而且相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)，GPS靜態(tài)定位技術(shù)受到的外部環(huán)境影響較小、耗時(shí)也較少，還能確保施工測(cè)量的結(jié)果符合橋梁工程的施工要求，大大地提高了測(cè)量工作的效率。由于我國(guó)橋梁工程的傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)不僅容易造成資源過(guò)度浪費(fèi)，而且精準(zhǔn)度也難以滿足現(xiàn)代橋梁工程的施工要求。GPS靜態(tài)定位技術(shù)能夠很好地解決以上問(wèn)題，因此，在橋梁工程測(cè)量中加強(qiáng)GPS靜態(tài)定位技術(shù)的應(yīng)用非常必要。
2.2GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位測(cè)量
GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位是一種非常精準(zhǔn)的測(cè)量方法，將GPS信號(hào)接收機(jī)放在運(yùn)動(dòng)載體或已知點(diǎn)等位置上，然后對(duì)于接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量定位和實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡和一些動(dòng)態(tài)參數(shù)。在橋梁工程的施工作業(yè)中，往往采用GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)和傳統(tǒng)數(shù)字測(cè)深技術(shù)相結(jié)合的方式，可以較好地解決傳統(tǒng)測(cè)量方法難以完成的大跨度地形圖測(cè)繪問(wèn)題，而且還可以較為快速地把大跨度地形圖測(cè)繪出來(lái)。并且動(dòng)態(tài)定位技術(shù)對(duì)水下地形測(cè)繪的內(nèi)業(yè)、外業(yè)測(cè)量都能最大限度地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和數(shù)字化。同樣這個(gè)測(cè)量模式還能夠應(yīng)用于水域地質(zhì)的鉆探定位和測(cè)量流向等一些定位工作。
2.3GPS高程擬合計(jì)算
GPS高程擬合計(jì)算是指利用GPS定位得出各空間點(diǎn)的精度高差，然后利用平差求出各GPS點(diǎn)的大地高，再計(jì)算得出各空間點(diǎn)高程的異常值，最后采用相關(guān)公式算出各個(gè)空間點(diǎn)的正常高?，F(xiàn)階段，由于各空間點(diǎn)的大地高和高程異常值無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確獲取，使GPS高程無(wú)法獲得精確度較高的測(cè)量?？刂泣c(diǎn)精準(zhǔn)度在橋梁工程測(cè)量中有著至關(guān)重要的作用，必須加強(qiáng)重視控制點(diǎn)高程精度的異常問(wèn)題。當(dāng)前主要利用測(cè)量的已知水準(zhǔn)點(diǎn)通過(guò)曲面擬合解析內(nèi)插等方式計(jì)算各空間點(diǎn)的高程異常。通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)得知，在地形相對(duì)平坦的小型橋梁施工中，采用GPS高程擬合計(jì)算所取得的效果要好于其他方式。當(dāng)前，GPS高程擬合計(jì)算方法己經(jīng)廣泛應(yīng)用于橋梁工程的初測(cè)階段和高程測(cè)量方面，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。但由于現(xiàn)今GPS高程測(cè)量的理論和方式還不夠成熟，在橋梁工程高程精度的測(cè)量方面仍然存在著一些不足。
2.4GPS中的RTK定位測(cè)量
GPS中的RTK技術(shù)進(jìn)一步完善了GPS技術(shù)的發(fā)展，真正地實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)獲取厘米級(jí)定位精準(zhǔn)度的目標(biāo)。由于RTK技術(shù)具有其本身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)階段已成為一種非常常用的GPS測(cè)量方法。RTK技術(shù)的原理是按照GPS相對(duì)定位理論，在基準(zhǔn)站設(shè)置接收機(jī)，在移動(dòng)站設(shè)置一或多臺(tái)接收機(jī)，實(shí)時(shí)對(duì)相同衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行采集。在橋梁工程的測(cè)量中，RTK測(cè)量技術(shù)主要應(yīng)用于海域樁基定位，能夠有效解決由于距離過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的定位困難問(wèn)題，并能大幅度提高測(cè)量定位的精準(zhǔn)度。同時(shí)在橋梁工程中的地形測(cè)繪、斷面測(cè)量、定線放樣等工作中，RTK定位測(cè)量技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。在橋梁工程測(cè)量作業(yè)中采用RTK定位測(cè)量技術(shù)不僅能夠確保定位精準(zhǔn)度符合要求，在提高了工作效率的同時(shí)也降低了測(cè)量成本。
3GPS技術(shù)在橋梁工程測(cè)量中存在的問(wèn)題
1)當(dāng)前，GPS技術(shù)在橋梁工程測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用，隨著科技的發(fā)展，GPS技術(shù)的不斷完善，給橋梁施工測(cè)量也帶來(lái)了極大的效益。但與此同時(shí)，GPS技術(shù)在發(fā)揮水平上也存在不足。目前，影響橋梁施工中GPS技術(shù)發(fā)揮水平的主要原因有以下幾點(diǎn):①不穩(wěn)定的施工條件影響GPS接受信號(hào)的強(qiáng)弱，造成明顯的干擾，能觀測(cè)到的衛(wèi)星數(shù)量變少，幾何圖形變形。②多路徑效應(yīng)導(dǎo)致橋梁施工中的GPS定位精準(zhǔn)度降低。③定位的精確度與觀測(cè)的時(shí)間出現(xiàn)矛盾，尤其在橋梁施工中接收信號(hào)較弱的狀況下，矛盾尤其突出。④橋梁工程的GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)較難實(shí)現(xiàn)。為了能夠有效提高GPS定位的準(zhǔn)確性，首先，施工過(guò)程中應(yīng)選用性能較為穩(wěn)定、能夠減弱多路徑效應(yīng)的接收設(shè)備;其次，改進(jìn)具體施工方案，為GPS測(cè)量制造較為有利的觀測(cè)條件;然后采用GPS測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)地面測(cè)量技術(shù)結(jié)合互補(bǔ)的措施;應(yīng)用地面?zhèn)尉嘤^測(cè)的設(shè)備獲悉具體偽距觀測(cè)值，可以改善幾何圖形的強(qiáng)度，提高GPS定位測(cè)量精準(zhǔn)度。
2)RTK定位測(cè)量技術(shù)被應(yīng)用于橋址定線和地形測(cè)繪過(guò)程中，應(yīng)該加快研究符合要求標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字測(cè)圖軟件，高效發(fā)揮GPS技術(shù)以及全站儀的作用，充分體現(xiàn)橋址定線和地形測(cè)繪的數(shù)字化以及內(nèi)外業(yè)的一體化。
3)水文的測(cè)量是橋梁測(cè)量中的重中之重。水文測(cè)量是指在橋址流向的測(cè)量與航跡線的測(cè)量過(guò)程中，跟蹤水流浮標(biāo)以及過(guò)往船只的動(dòng)態(tài)變化的路線測(cè)量。目前應(yīng)用GPS動(dòng)態(tài)技術(shù)跟蹤測(cè)量水流浮標(biāo)的位置，是否能使GPS流動(dòng)設(shè)置與水面浮標(biāo)保持一致，是否能夠測(cè)算船只和流動(dòng)站的最佳距離，能否提高效率，都取決于能否正確運(yùn)用好GPS技術(shù)，充分發(fā)揮其作用。
4結(jié)語(yǔ)
隨著科技的發(fā)展，GPS定位系統(tǒng)在橋梁工程測(cè)量中得到了廣泛應(yīng)用。作為橋梁測(cè)量工程的一項(xiàng)重大技術(shù)改革，GPS定位技術(shù)已經(jīng)逐漸成為我國(guó)橋梁工程測(cè)量的主要應(yīng)用手段，隨著這項(xiàng)改革的深入推進(jìn)，GPS技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用開(kāi)發(fā)前景還將更加廣闊。
作者：王極勇 單位：四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 九一五水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)