GPS技术在桥梁施工控制测量中的应用

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摘要:现阶段伴随着大量先进的科学技术不断的融入我国桥梁事业的发展，在桥梁施工控制测量工作中gps定位测量技术的到了广泛的应用，本文笔者通过简要介绍GPS定位技术的组成、工作特点以及应用原理等，研究分析了桥梁施工控制检测中GPS的推广应用。

关键词:桥梁测量；GPS定位；施工控制测量

Abstract: In this stage, accompanied by a large number of advanced science and technology continues to integrate into the development of the cause of the bridge, the bridge construction control survey work in the GPS positioning measurement technology to a wide range of applications, the paper briefly describes the author through the composition of GPS technology, work characteristics and the application of such principles, research and analysis of the bridge construction control testing in the GPS application.

Keywords: bridge measurement; GPS positioning; construction control measure

中图分类号：U448.14 文献标识码：A

前言

GPS 是全球定位系统，是一种借助GPS 卫星对地面点进行确定的新型定位系统【1】，采用GPS 定位技术构建施工控制网实现了全天候高精度、高自动化、快速定位，操作方便，布点灵活。

一、GPS 定位技术

1.1 GPS 定位技术的组成

1、空间部分。24 颗GPS 工作卫星均匀分布在55°倾斜角轨道上，确保从地球的任何地点、时刻都能观测到至少4 颗卫星，发射信号上有用户用来定位、导航的导航电文及测距码等基础数据。

2、用户组成部分，作用是接收并利用GPS 卫星发射的信号进行导航定位。我们所说的GPS 就是指用户部分。

3、地面控制部分。主控站（1 个）、监测站（5 个）、注入站（3个）是地面控制的组成部分。监测站主要负责连续跟踪观测接收到的卫星讯号，提供主控站观测数据；主控站主要进行数据的处理、对系统进行管理，并将处理后的数据传送至注入站；注入站负责将数据存入相应卫星存储器。

1.2 GPS 定位技术的特点

采用GPS 定位技术建立施工控制网实现了观测站不用相互通视功能，减少了测量经费及工作时间，可灵活选择点位，GPS系统可全天候、高效率、高精度、自动化快速定位，应用广泛，具有多功能。50km 之内定位精度达10-6，范围在100-500km 可达10-7 定位精度，大于1000km 实现10-9 定位精度。目前仅15-20min 实现20km 范围内的相对静态定位；仅需几秒钟就可实现每站观测的动态相对定位测量。

GPS 能同时实现测站点三维坐标的精确测定；GPS 接受机也越来越小，更加轻便，大大降低了劳动强度；可进行任意时间段、地点的测量，不受气候变化影响。

1.3GPS 定位技术的定位原理

1、测距码测定伪距的单点定位

接收机大卫星之间的伪距L由测距码进行测定，线标接收机某时刻的坐标、钟差、卫星坐标和延迟函数，即：L=f（XT，X，t，）式中的表示伪距观测值；XT表示测站位置参数；X 代表卫星位置参数；t表示钟差；表示观测瞬间对流层/ 电离层延迟【2】。同时观测到4 颗卫星即能获得4 个未知数，相对静定位，可反复

测定各瞬间观测值，提升定位精度，相对动态定位必须逐个解算瞬间观测值。

2、载波相位观测值的相对定位

对相同的GPS 卫星同时实施两个测站两台接收机的载波相位测量，可确定基线向量【3】；如果在不同测站对GPS 卫星用多台接收机进行载波相位同步观测，能确定多条基线向量。

二、GPS 系统于桥梁施工控制检测中的应用

GPS 定位技术可进行全天候的即时测，定位准、速度快，且具有较高精度，GPS 定位技术作为一种新型定位技术在桥梁施工控制测量中得到了充分应用。

1、桥梁塔柱施工应用

目前已经有越来越多的大型斜拉桥进行建设，高度不断增加，保证桥梁质量需要对斜拉桥塔柱斜率进行控制。通常桥梁处水位深，桥梁索塔跨度大，采用传统方式很难精确测量。放样程放样要求利用一定仪器将人为设置点位通过某些方法给标定出来，以前采用全站仪边角放样、经纬仪交会放样等方式，放样一个设计点位，需要2-3 人同时操作移动目标，还需确保测量点之间具有良好的通视情况，不但操作不方便，还在一定程度上限制了生产应用效率，放样时遇到困难情况还需依靠其他方法解决，放样十分不便。应用GPS 定位技术，可以通过RTK 技术进行放样，在微型计算机中输入审计后的点位坐标，由测量人员利用GPS 接收机到相应测量地点即可，GPS 接收机能自动提醒，操作方便且测量迅速。通过坐标直接进行放样，精度高，极大的提升了外业放样效率，减少了操作人员数量。通过实践证明GPS 测量结果准确可行，跨径和设计值误差≤3cm。

2、对水中桥墩交会进行定位

桥墩交会定位是桥梁施工前必行工序，传统采用前交会法进行定位，对于一些江面比较开阔的大桥施工工程，会增加桥墩交会难度。采用GPS 系统的RTK 定位技术，进行实时差分GPS测量。流动站与基准站构成了RTK 系统【4】，RTK 系统需要构建无线数据通讯，以首级控制点作基准点，参考站采用一台接收机，连续观测卫星，处于流动站的接收机接收卫星信号和基准站观测数据，通过计算机实时计算显示测量精度及三维坐标。利用这种方式对水中桥墩交会进行定位，将一台GPS 接收机安装在基准站，用户就能进行实时监测，依据观测时间、精度指标，减少冗余观测，可极大提高工作效率。

3、控制测量方面的具体应用

桥梁施工控制网依据桥梁建设自身特点建立，普遍会很大，尤其是跨河大型桥梁，跨度大造成测量困难，依照传统方式难以确保测量精确度，可选用GPS 定位技术进行静态定位测量，利用GPS 接收机在各流动站实施静止观察测量，同步接收卫星、基准站同步观测数据，实时计算三维坐标。当结算结果变化稳定、精度符合设计要求，即可结束观测，通常应用于控制网加密；如采用全站仪测量，在条件恶劣区域很难实施，RTK 定位技术却可以实现事半功倍效果。目前定点单位只需5-10min【5】，伴随科技的进步，会进一步缩短定位时间，其发展前景非常广阔。

三、总结

伴随科技的进步，GPS 系统的开发应用会更加完善，目前已经实现了cm 乃至mm 精确定位，并已广泛应用在了工程测量、不同类型的变形检测、大地测量及地基测量等领域，已经是工程控制网主要建立方式，在大型桥梁工程、公路工程、公用设施建设及高速公路建设等工程项目控制网构建中取得了大量成功经验。不过目前GPS 定位技术高程控制测量精度只有国家四等水准，许多工程的高程控制要求还难以实现，需要进一步研究如何满足高程控制、施工放样要求。GPS 定位技术的功能应用范围极大，还有更多未知的潜能未被挖掘出来，等待我们进一步探究发现。

参考文献

[1]肖祥明，XiaoXiang-ming.GPS 定位技术在桥梁施工测量中的应用[J].山西建筑.2007,33(29):359-360

[2]刘双海.GPS 定位技术在桥梁施工测量中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）.2011(16):1-4

[3]舒国明，郭磊，ShuGuo-ming，GuoLei.GPS 定位技术在桥梁施工测量中的应用[J].交通标准化.2006(5):36-39

[4]刘小玲，熊寻安，LiuXiao-ling，XiongXun-an.RTK 技术在控制测量中应用的探讨[J].人江.2007(3):45-47

[5]任家芳，邓永强.GPS 定位技术在桥梁施工测量中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）.2011(24)