王宁
枣庄市路达公路勘察设计咨询有限公司 山东省枣庄市 277800
摘要：随着我国社会经济快速发展，我国各个行业都取得了很大的进步，GPS系统属于时代发展的产物，也是一种高新的科技产品，经过不断的完善与发展，目前GPS技术的应用范围已经不断扩大，在大型桥梁控制测量方面也有着很大的作用。本文就对GPS技术在大型桥梁测量控制中的应用问题进行具体的分析，希望能为以后该方面的工作提供一些帮助。
关键词：GPS；公路；桥梁；控制测量
一、国内外研究的现状
我国新采用的GPS技术利用大地测量控制方法，城市中也利用GPS建立起城市测量控制网。以近期国内建设的大桥来讲，如上海杨浦大桥，虎门大桥等工程，利用GPS全球定为技术测试首级平面测试网，不仅缩短了施工时间，减轻了劳动强度，增强了控制强度和空间定为能力，实现了控制网测试的高精度化。
针对桥位高程控制测量，GPS技术打破了按照常规方法进行的测量准则，在范围不大的平摊区域内，以高等水准点为高程拟合起点算起，选用适度的高程异常处理模型，达到国家高等标准。因此其关键问题在于如何精确确定高程异常处理模型。将GPS技术平面控制和常规精密水准测量同时进行，提高精确性和准确性。
国际上在桥梁测量测量控制中的研究也取得了喜人成绩，美国利用GPS定为技术成功完成了对斯坦福粒子加速器的工程测量；欧洲海底隧道工程横跨英吉利海峡，采用GPS进行控制测量修正了经典打底测量法的隧道纵横向误差，减少了工程经费支出，提高了工程进度和质量。
GPS技术在桥梁测量控制中的应用主要体现在以下几方面，以GPS静态定位作为精密的定位模式，可以解决长距离测量控制的精确度的难题；GPS实时动态测量信号接收机分别放在动态和基准载体上，同事适用于流向测量等一般精度要求的测量活动中；利用GPS静态、动态、快速静态测量中的解算方获得厘米精度测量和控制；GPS定位在得到各空间点高精度的大地高差，通过平差可求各GPS点的大地高，再利用各点的高程异常值，经过公式即可算出各点的正常高度。
二、GPS技术在大型桥梁测量过程中的技术原则
1.在桥梁测量的过程中，可以通过对GPS技术的分析，从而减弱工程技术对工程设计方面的干扰，充分确保了卫星信号的接收。在地面相对大的工程位置不能设置障碍物，还要设计出有利于桥梁企业发展的工程。
2.在大型桥梁测量控制的时候，为了提高工程施工的准确性以及项目测量的可靠性，就不能在工程项目施工中出现任何问题。进行定位的时候需要对工程项目进行一定设计，从而保证了工程项目的更好处理。
3.在大型桥梁测量的时候，为了保证常规性施工技术的发展，就要在工程设计的时候对每一个控制点都进行很好的控制，对大型桥梁测量控制中的其他问题也能得到一定的解决，为我国桥梁建设方面做出巨大的贡献。
三、GPS工作原理及其测量特点
GPS系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。在需要的位置P点架设GPS接收机，在某一时刻同时接受了3颗（A、B、C）以上的GPS卫星所发出的导航电文，通过一系列数据处理和计算可求得该时刻GPS接收机至GPS卫星的距离SAP、SBP、SCP，同样通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的位置（三维坐标）。在GPS测量中通常采用两类坐标系统，一类是在空间固定的坐标系统，另外一类是与地球体相固联的坐标系统，称之为地固坐标系统。在公路工程控制测量中常用地固坐标系统。相对于经典测量学来说，GPS测量主要具有以下特点：（1）观测点间无须通视，这样既可大大减少测量工作的经费和时间，又使点位的选择变得极为灵活。（2）定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1*10-6D，而红外仪标称精度为5mm+5*10-6D，GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。大量实验证明，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达12*10-6，而在100~500km的基线上可达10-7~10-6。（3）观测时间短。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前，完成一条基线的精密定位所需要的时间，在小于20km的短基线上快速相对定位一般只需5分钟观测时间即可。（4）提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。（5）操作简便。GPS测量的自动化程度高，在观测中测量员的主要任务只是安装并开关仪器、量取仪器高度和监视仪器的工作状态，其他观测工作如卫星的捕获、跟踪观测均由仪器自动完成。而且GPS用户接收机重量轻、体积小，携带和搬运都很方便。（6）全天候作业。GPS观测可在任何地点，任何时间连续进行，一般不受天气状况的影响。
四、GPS技术的应用情况分析
1、GPS高程测量的精度不够理想，尤其在起伏大的地形中，GPS信号接收不理想，高程拟合仅达到四等或以下水准测量精度，不能完全满足桥梁工程对精密测量的要求。高精度桥梁施工高程控制网中通常只用一个已知点的高程作为起算点，因此从一岸水准点高程传递到对岸的GPS高程拟用方法很难正确使用。
2、GPS技术在桥梁施工或变形监测中的发挥主要受以下四点的影响。
①施工现场条件多变化，会对GPS信号的接收形成明显的遮挡和干扰，甚至使能观测到的数据变少，几何图形变小，卫星信号变弱。②多路径效应将导致施工过程中GPS定位精度降低。③观测时间与定位精度相矛盾，尤其在施工干扰大、信号接收弱的状况下，矛盾更为突出。④桥梁GPS测量控制的实时系统难以实现。
为了提高GPS定位测量控制的精确性与可靠性，可以采用以下措施。首先选用有效减弱干扰和多路径效应的接收机设备；实行适宜改进的施工方案，为GPS测量控制提供更有利的观测条件；采取GPS与常规地面测量技术相结合，进行优势互补；利用建立在地面的伪距观测设备获取伪距观测值，增强卫星几何图形强度，也能在一定程度上提高GPS定位测量的精度。
3、RTK利用载波相位动态实时差分方法，提高了工程放样、地形测图、各种较低等级控制测量的作业效率，它的出现在野外实时即可得到厘米级定位精度。但是当它被用于数字地形测绘与桥址定线与中时，必须加大研究以建立符合标准要求的数字测图软件，全面发挥GPS系统的优势，充分体现桥址地形图测绘的数字化和一体化。
4、桥梁工程水文测量定位主要在桥址流向测量与航迹线测量中，跟踪测定水面浮标或过往船舶位置的动态变化线。目前采用动态GPS技术跟踪测定水面浮标的位置，也存在怎样使GPS流动站与浮标保持同步，如何测算跟测船只和流动站的最佳距离，每台流动站仅可跟踪一个浮标，如此低效率需要采取有效措施尽快解决。
5、桥梁工程测绘具有交通干扰大、地物较多、测绘范围较小但相对精度要求高等特点。由于GPS系统本身存在着不足，所以在某些特殊情况下，一旦卫星信号受到削弱或阻碍时，GPS技术将无法正常使用。经过大量工程实践证明，在现在技术前提下，GPS测量控制技术还需要与常规地面测量技术相结合，不能完全将其取代。
结束语
随着我们对GPS应用技术的不断开发与拓展，它的精度定位已达到了cm甚至mm级别。所以GPS会在更多的领域被应用到，例如地籍测量、工程测量、大地测量及各类型变形监测作业中，并成为今后工程控制网和建立城市的重要手段之一。相信GPS全球定位系统在未来不仅对公路桥梁的施工控测量中提供更多的便利，还会有更为先进的功能等待大家去不断挖掘和创新。
参考文献
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[4]张海龙，GPS技术在桥梁工程测量应用探讨[J].科技资讯，2014（13）
论文作者:王宁
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/14
标签：测量论文; 桥梁论文; 高程论文; 技术论文; 精度论文; 工程论文; 接收机论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;