(四川路橋華東建設(shè)有限責(zé)任公司， 四川 成都 610299)

前言；GPS定位系統(tǒng)在公路工程、公路建設(shè)、跨海、超大型橋梁工程、市政建設(shè)等方面取得了許多成功的經(jīng)驗(yàn)，在工程建設(shè)的各個(gè)方面都起到了非常重要的作用。橋梁施工測(cè)量關(guān)系到施工質(zhì)量和進(jìn)度，如果熟練掌握橋梁施工測(cè)量的關(guān)鍵的技術(shù)部位，對(duì)提高檢測(cè)的效率以及橋梁工程的整體進(jìn)度和質(zhì)量具有重要的意義。

1 GPS構(gòu)成

GPS主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶設(shè)備三部分構(gòu)成。

1.1 GPS空間由二十四顆工作衛(wèi)星組成，三顆主動(dòng)備份衛(wèi)星在軌道上。衛(wèi)星的分布使得在世界上任何時(shí)候可以觀測(cè)到超過四顆衛(wèi)星，以及可以儲(chǔ)存在衛(wèi)星上的導(dǎo)航信息。

1.2 地面控制系統(tǒng)由監(jiān)控站、主控站、地面控制站天線等組成。負(fù)責(zé)收集衛(wèi)星信息、計(jì)算衛(wèi)星星歷、相對(duì)距離、大氣校正等數(shù)據(jù)。

1.3 用戶設(shè)備部分是GPS信號(hào)接收器。它的主要功能是能夠捕獲衛(wèi)星發(fā)射的衛(wèi)星，并追蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。

2 GPS測(cè)量的技術(shù)特點(diǎn)

相對(duì)于常規(guī)的測(cè)量方法來講，GPS測(cè)量有以下特點(diǎn)：

2.1 站間無連接線，所以在測(cè)量點(diǎn)的選擇非常靈活，不需要搭建信標(biāo)，也大大降低了成本。但它必須在空間站開放，以便不受干擾地接收GPS衛(wèi)星信號(hào)。

2.2 GPS定位精度高。通用雙頻GPS接收機(jī)的基本分辨率5mm+1ppm，精度為5mm±5ppm，和GPS定位精度相當(dāng)于紅外精度。此外，GPS的操作不受環(huán)境和距離的限制，非常適合地形復(fù)雜和局部關(guān)鍵工程領(lǐng)域。它已被證明，相對(duì)定位精度可達(dá)12×10-6在基線小于50km上，并且可以在100 ～ 500公里的基線達(dá)到10-6 ～10-7。

2.3 觀測(cè)時(shí)間很短。每個(gè)站的觀測(cè)時(shí)間約為一至兩小時(shí)。為了縮短觀測(cè)時(shí)間，提高運(yùn)行速度，采用了快速靜態(tài)定位方法，觀測(cè)時(shí)間僅為1～2分鐘。

2.4 GPS定位技術(shù)可以實(shí)時(shí)提供三維坐標(biāo)。在GPS測(cè)量中，可以準(zhǔn)確地確定觀測(cè)站的地面高程，觀測(cè)站的平面位置是準(zhǔn)確的。這種技術(shù)非常適用于線路、橋梁和隧道?？捎糜趯?shí)時(shí)測(cè)量、中樁測(cè)量、點(diǎn)測(cè)量等。

2.5 GPS接收器相對(duì)穩(wěn)定，可以在任何地方和所有天氣下工作。在運(yùn)行中測(cè)量方便，有利于及時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)布局。

2.6 GPS定位測(cè)量系統(tǒng)可自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)、自動(dòng)調(diào)整計(jì)算、跟蹤和觀測(cè)等，全部由儀器自動(dòng)完成。操作簡(jiǎn)單，大大提高了工作質(zhì)量和效果。

3 GPS技術(shù)的應(yīng)用情況分析

3.1 GPS高程測(cè)量精度不理想，特別是在滾動(dòng)地形中，GPS信號(hào)接收不理想，高程擬合只能達(dá)到四等或更小的水準(zhǔn)精度，不能完全滿足橋梁工程精度測(cè)量的要求。通常只在高精度橋梁施工高程控制網(wǎng)中以已知點(diǎn)標(biāo)高作為起始點(diǎn)，所以在GPS高程數(shù)學(xué)方法中從一個(gè)到另一側(cè)的地平點(diǎn)高程傳輸很難正確使用。

3.2 GPS技術(shù)在橋梁施工或變形監(jiān)測(cè)中的發(fā)揮主要受以下四點(diǎn)的影響。

首先，施工場(chǎng)地條件更加多樣，GPS信號(hào)接收明顯受阻，干擾，使數(shù)據(jù)更少，幾何更小，衛(wèi)星信號(hào)較弱。

其次，在施工過程中，多徑效應(yīng)會(huì)降低GPS定位精度。

第三，觀測(cè)時(shí)間和定位精度是矛盾的，特別是在施工干擾大和信號(hào)接收弱的情況下。

第四，橋梁GPS測(cè)量實(shí)時(shí)系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)。

為了提高GPS定位測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性，可以采取以下措施。首先，選取具有有效衰減和多徑效應(yīng)的接收機(jī)設(shè)備;實(shí)施適當(dāng)和改進(jìn)的施工計(jì)劃，為GPS測(cè)量控制提供更好的觀測(cè)條件;結(jié)合 GPS和常規(guī)地面測(cè)量技術(shù)相輔相成;利用基于地面的偽距離觀測(cè)裝置，獲得偽距離觀測(cè)值，提高衛(wèi)星的幾何強(qiáng)度，可以提高GPS定位測(cè)量精度。

3.3 RTK采用載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分法，改進(jìn)了項(xiàng)目放樣、地形測(cè)繪、低電平控制測(cè)量效率，在戶外可以達(dá)到cm級(jí)實(shí)時(shí)定位精度。但當(dāng)它在數(shù)字地形測(cè)繪與橋梁校準(zhǔn)中使用時(shí)，必須加強(qiáng)研究以滿足標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字地圖軟件的要求，充分發(fā)揮 GPS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，充分體現(xiàn)橋梁場(chǎng)地地形圖測(cè)繪和數(shù)字集成。

3.4 橋梁的水文測(cè)量位置主要是在場(chǎng)地方向和軌道測(cè)量的方向上進(jìn)行測(cè)量的，并對(duì)水面浮筒的動(dòng)態(tài)線和過往船的位置進(jìn)行了跟蹤。目前使用動(dòng)態(tài)GPS技術(shù)跟蹤確定表面浮標(biāo)的位置,還有一個(gè)探測(cè)器,以及如何使用 GPS浮標(biāo),如何計(jì)算船舶的最佳距離和探測(cè)器，每個(gè)站只能跟蹤一個(gè)浮標(biāo)，因此有必要采取有效措施盡快解決浮標(biāo)的低效率問題。

3.5 橋梁的測(cè)量與測(cè)繪受到交通干擾比較大、有很多的地物、測(cè)繪范圍比較小、而且要求更高的精度。由于GPS的缺乏，GPS技術(shù)在衛(wèi)星信號(hào)減弱或受阻時(shí)無法正常運(yùn)行。經(jīng)過大量的工程實(shí)踐，GPS測(cè)量控制技術(shù)需要與傳統(tǒng)的地面測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，因此不能完全替代它。

3.6 在控制測(cè)量中的具體應(yīng)用

根據(jù)橋梁本身的特點(diǎn)，橋梁施工控制網(wǎng)的范圍一般較大。規(guī)模巨大，海面遼闊，潮汐影響，中央航道沒有控制點(diǎn)。如果傳統(tǒng)方法不能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，就需要采用GPS定位技術(shù)的靜態(tài)定位方法來測(cè)量橋梁控制網(wǎng)。這種測(cè)量方法是通過在每個(gè)移動(dòng)站上對(duì)GPS接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)。在觀測(cè)過程中，GPS接收機(jī)可以同時(shí)接收基站和衛(wèi)星的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)模糊度和用戶站的三維坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，如果變化結(jié)果趨于穩(wěn)定，精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以實(shí)時(shí)觀察到目的地。一般應(yīng)用于控制測(cè)量，如控制網(wǎng)絡(luò)加密；常規(guī)測(cè)量方法，如全站儀的使用，受客觀因素的影響，在自然條件下難以實(shí)現(xiàn)相對(duì)較差的地區(qū)，如果采用RTK技術(shù)可以起到事半功倍的效果。

4 結(jié)束語

目前高速公路橋梁施工技術(shù)和施工測(cè)量技術(shù)越來越先進(jìn)，可以覆蓋公路橋梁的測(cè)量(包括平面、垂直、水平)、施工放樣、監(jiān)測(cè)、測(cè)量完成、維修措施、GIS前端數(shù)據(jù)采集。這將是未來橋梁工程測(cè)量發(fā)展的主要方向。隨著GPS定位技術(shù)的快速發(fā)展，它也為高速公路和橋梁控制測(cè)量提供了更先進(jìn)、更有效的測(cè)量手段。目前的GPS相對(duì)定位測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于橋梁控制測(cè)量工作的高度，不僅能極大地促進(jìn)GPS技術(shù)過程的發(fā)展，同時(shí)對(duì)公路橋梁建設(shè)和控制措施的發(fā)展具有重要意義。

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