摘要：随着现代科技的快速发展和道路工程测量要求的不断提高,传统道路测量方法已经难以适应当前测量工程需要。而GPS在工程测量上具有很强的应用性，能够很大程度上提高测量的精度、效率以及工程的质量。所以利用GPS技术能有效扩宽道路桥梁工程测量工作的发展深度，从而促进我国道路桥梁工程测量事业的快速发展。基于此，文章就GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用进行简要的分析。
关键词：GPS技术；道路桥梁；测量
1.GPS系统的构成
1.1空间部分———GPS星座
GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成，它位于距地表20～200km的上空，均匀分布在6个轨道面上，每个轨道面4颗。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图象，这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
1.2地面控制部分———地面监控系统
地面监测系统也是整个GPS中重要的系统，由主控站、全球监测站和、地面控制站（又称注入站）组成。主控站是从各监测站收集跟踪数据，计算出卫星的轨道和时钟参数，编制电文，然后将结果送到地面控制站，同时还能够对卫星的工作状态进行监测；监测站将取得的卫星观测数据，传送到主控站中统一管理，并且能够了解气象的变化；地面控制站（注入站）的作用十分简单，在每颗卫星运行至上空时，把这些电信号导航数据及主控站指令注入到GPS卫星中。
1.3用户设备部分———GPS信号接收机
用户设备部分即GPS信号接收机，接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成完整的GPS用户设备。目前各种类型的接收机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用，尤其在道路与桥梁的测量中，很大程度的减轻了工作量，提高了工作效率。
1.4GPS定位按接收机的运动状态
静态定位：静态定位是指GPS接收机在每一流动站上是静止进行观测的，并且在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变，在观测过程中，同时接收基准站和卫星的同步观测数据，接收机高精度地测量GPS信号的传播时间，利用GPS卫星在轨的已知位置，实时解算整周未知数和用户站的三维坐标。
动态定位：动态定位是指GPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹，测量前需要在一控制点上静止观测数分钟进行初始化工作，然后流动站按预定的采样间隔自动进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时确定采样点的空间位置。
2.GPS测量技术应用特点
2.1测量范围广
在应用GPS技术进行道路工程测量时,GPS系统可以提供坐标、磁场、时间等多种信息,这样不仅可以提高测量的实用性而且可以在一定条件下完成或配合测量试验操作。且随着工程测量相关技术的发展和应用,GPS技术在工程测量的应用范围更加广泛,如在道桥测量、地壳预测测量、大地测量等测量领域日渐成熟,且使得测量的操作性更加简单,准确性不断提高。
2.2精准度高
利用GPS技术进行测量时可以充分利用模型和相关软件,基于已有的地形图等资料,确定需要测量的对象,然后利用空间卫星进行定位,故相比于传统工程测量技术, GPS测量技术定位更加准确,误差更小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据相关测量实践可知,在50km范围内误差仅为10—6m,在50—500km范围内误差仅为10—7m。在工程精密定位中,GPS技术测量误差相比于传统测量技术更低,如在300—1000m工程精密定位中,相比于传统测量工具电磁波测距仪测量所得边长校差不足0.5mm,校差中误差不足0.3mm。由此可知,相比于传统测量技术,利用GPS技术进行工程测量所得数据精准度更高。
2.3实时测量
鉴于GPS系统所利用空间卫星分布的均匀性,可实现GPS技术测量的实时性,即可进行全天候长期测量作业。同时,在道路工程测量时,除了极端天气如雷雨闪电外,基本不受时间、地点和气候的影响,故利用GPS技术在道路工程测量时较为合适的。
2.4操作简单
尽管GPS测量技术是基于GPS系统而产生的高新测量技术,但是地面仪器操作相对简单,仅仅需要对操作人员进行简单技能培训即可掌握测量和操作技术,甚至某些测量作业可称之为“傻瓜式”操作,如在进行某些测量时,仅需要将仪器、电线等相关设备进行连接,其余测量工作如数据观测、记录和处理等工作有由设备自动完成另外,随着科技的发展,观测设备朝着智能化、小型化发展,这样极大的减少了操作人员的劳动强度。
3.GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用
3.1在道路桥梁测绘控制网中的应用
测绘控制网是道路桥梁工程的基础工作，其准确性直接影响到了道路桥梁工程测量工作质量。通常在测绘控制网中，精度要求较高的称为一级控制网。而这些一级控制网是作为测绘参照点存在的。为此，必须保证测绘控制网中高精度网控制坐标的精确性。
较为常用的道路桥梁工程测绘工作方法是采用边角法。这种方法主要就是用测绘仪器控制导线，并进一步确定其它坐标位置，从而完成测绘控制网的构建。但是这种测绘方法的确定在于只能进行小范围的测绘工作。如果将其用于大范围的测绘工作，有可能会导致测绘精度偏差。但是利用GPS技术则能有效弥补这一不足，将测绘工作的精度提高到毫米范围。比较常用的GPS测量技术是载波相位静态差分技术。差分GPS定位是一种通过基准站进行分转、修改、定位的定位方式。其应用原理是采用载波的相位测量局域差分法、接收机和卫星观测历元之间求二次差两种差分计算出基线长度。
3.2变形监测
道路桥梁工程的施工环境复杂、可变因素较多。这不仅增加了道路桥梁工程的测绘工作难度，更是加剧了道路桥梁工程的变形监测难度，对于后续的道路桥梁施工极为不利。而利用GPS技术进行道路桥梁工程测绘则能有效降低变形监测难度，提高监测结果的准确性。
桥梁在长期的使用过程中难免会发生各种结构损伤老化，原因可能是使用维护不当、车祸事故、交通量高于预测流量等人为因素，也可能是环境腐蚀、地震、风暴等自然灾害，这些因素均导致了桥梁承载能力和耐久性的降低，甚至影响到运营的安全。目前越来越多的基于GPS技术桥梁变形监测系统逐渐受到人们的重视。如用于东海大桥的GPS自动化变形监测系统包括监测单元、数据传输和控制单元、数据处理分析及管理单元，可以实时显示大桥在各种工作环境下及结构载荷下特征点及整桥的实时变情况，对大桥结构的健康状况、结构安全进行评估，全面获取桥梁运营状况的信息，用来评估结构的安全性、耐久性和使用性。该系统采用的GPS接收机为Trimble5700，GPS天线为Trim－bleZephyr大地测量型天线，接收机和天线安装时既要考虑避免遮挡，又要防止雷击。每个GPS天线接收到的射频信号通过一根最长为170m的同轴电缆送给GPS接收机。
综上所述，GPS测量技术作为新兴的道路测量技术,相比于传统测量技术而言在数据精准度、操作难易、工作量和工作时间等方面具有更多的优势,它逐渐取代传统测量技术是测绘技术领域发展的必然趋势。将GPS运用到道路和桥梁的建设中，使施工更简便、更准确、更高效，竣工检查更公平，更有说服力，为我国的现代化建设提供新的动力。
参考文献：
[1]陈锋.GPS测量技术在桥梁工程变形观测中的应用研究[J].建材与装饰,2016,44:272-273.
论文作者:缪鸿胜
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/10
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