摘要：本文以GPS技术在桥梁测量控制中的应用为研究对象，深入探讨了GPS在我国的应用现状，以H大桥为例简要介绍GPS的数据处理，另外又探讨了GPS技术在桥梁测量中出现的问题。对相关工作者提供重要的参考依据。
关键词：GPS技术；桥梁工程；测量应用
一、GPS简介
1.1GPS构成
GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成：
（1）GPS空间卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道平面的倾角为55°，绕地球运行卫星的运行周期约为12恒星时，每颗GPS工作卫星都用L波段的两个无线电载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号，导航定位信号中含有卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的已知点。每颗卫星每天约有5h在地平线以上，同时位于地平线以上的卫星至少为4颗，最多可达11颗。
（2）GPS地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。主控站根据各监测站对GPS卫星的观测数据，计算各卫星的轨道参数、钟差参数等，并将这些数据编制成导航电文，传送到注入站，再由注入站将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。
（3）GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备（如计算机）等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交换、放大和处理，再通过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出GPS接收机中心（测站点）的三维坐标。
1.2GPS定位原理
GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如右图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式，从而得到该点在WGS-84坐标系的精确的三维坐标。
1.3GPS测量的特点
（1）测量精度高。GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1×10-6，在大于1000km的基线上可达1×10-8。
（2）测站间无需通视。GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。
（3）观测时间短。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位仅需几秒钟。
（4）仪器操作简便。目前GPS接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。
（5）全天候作业。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。
（6）提供三维坐标。GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。
二、桥梁建设中的测量技术
2.1设计阶段的测量
桥梁的设计需要以实地测量数据作为基础，只有详细掌握施工地的详细地理地貌，才能具体了解到所建桥梁的大小，跨度，基座，力学设计等信息，从而合理地设计出桥梁。
2.2建设阶段的测量
施工阶段的测量工作首先要根据地形、工程性质以及施工组织与计划等，将设计好的桥梁模型“安放”在施工地，引导施工工作的进行，及时纠正施工过程中可能出现的偏差。此外还要对桥梁建造的整个过程中的施工质量、变形情况以及设备的运行进行监控。
2.3运营阶段的监测
桥梁建造好投入使用后，在运营期间，任然需要对其进行实时监控，以保证桥梁运营的安全。要实时监控桥梁运行中地表受力状况，形变程度，建筑体本身的状况等各项数据，综合考量，评估桥梁是否在安全可控的范围内。此外，为了对桥梁进行有效的管理、维护和日后改、扩建的需要，还应建立工程信息监测系统。
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三、GPS技术在桥梁测量控制中的应用
3.1GPS技术应用于桥梁测量的优势
（1）操作简单、效率高
GPS技术是自动化操作的，工作人员只是需要安装调试好接收设备，向卫星提供需要测量的目标位置的大致坐标即可，具体的测量，数据的取得以及数据的处理都是卫星和计算机终端自动完成的。不需要人力去操作。这一方面降低了人力资源成本，另一方面避免了人工操作中可能会产生的错误。
（2）数据更加精确
传统的人工测量需要人力手持仪器实地勘测，增加了测量过程中的不确定性。而利用GPS技术进行测量采用的是大分辨率的卫星，测量的数据更加精确也更加全面，同时运用计算机自动进行计算，整个过程无需人员参与，计算结果也更加准确。
（3）受外部影响较小。
利用传统方式进行测绘时，地理特征，气候等的变化都会对测量工组有所阻碍，导致测量工作无法展开或是无法得到准确的数据。而利用GPS技术进行测量，由于卫星处在对流层以上的空间，采用的是无线电等方式传送数据，因此它不会受天气、气候、温度、地势等影响，可以连续工作。这样既不会浪费大量的人力，又可以迅速完成测量工作。
3.2GPS技术在桥梁测量中的应用
（1）设计阶段的应用
可以实现室内设计作业，尤其是对大型桥梁工程，可以进行分部分开展设计工作，由于通过GPS获取的信息一是全方位的，二是各点都有详细的坐标，因此在大型桥梁的施工时，利用传统测绘技术很难整体进行设计，而分解设计又很难将成果无误差的组合在一起。而利用GPS数据进行设计可以进行实时动态测量，构成碎部点的数据由于只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息，在室内即可由绘图软件成图，而且采集速度快，可以大大降低测图的难度，既省时又省力。
（2）施工阶段的应用
利用GPS技术可以实时监测施工的具体情况，再与设计稿进行对比。其实就是将设计稿制作成虚拟的三维模型安放在施工现场，这样一来，施工的情况是否与设计完全吻合，以及施工对现场造成了什么影响，是否要调整等等问题就会一目了然了。
3.3仍然存在的问题
（1）GPS测量的精度不够理想
大型桥梁尤其是跨越山谷的大型桥梁，施工难度极大，技术要求极高，这就要求测量数据一定要十分准确，而当地形复杂，地势起伏大时，GPS信号接收效果不理想，测量数据会存在一定误差，无法满足桥梁工程精密测量的要求。因此有必要加强技术研发，提高克服复杂地形条件的能力。
（2）函数处理复杂，容易产生
与类似的测绘手段比较来看，GPS定位系统所需要运用的函数关系较为复杂，由卫星、信号传递过程以及接收机中造成的误差难以避免，针对这种现象，工作人员要仔细处理好每一个可能造成误差的环节，才能保证最终计算结果与理论数据相近。
四、GPS技术在桥梁测量应用中的展望
GPS系统自身存在着不足，当卫星信号受阻时，将无法有效应用GPS技术。工程实践证明，GPS测量技术不可能完全取代常规的地面测量技术。所以GPS与地面测绘技术处于互补的态势。同时随着GPS技术的进一步发展，GPS将会在桥梁建设领域发挥更大的作用。GPS技术己经在特大型桥梁基础施工放样中获得广泛应用，其动态技术的应用还远远不只这些，高索塔空间三维测量、索塔的变形监测、钢箱梁的安装测量、钢箱梁挠度监测、桥梁的健康诊断都可借助GPS技术来实现。GPS技术会在大型桥梁建设领域展示其更加广阔的应用前景。
结束语
综上可以知道，随着我国经济的快速发展，科技水平显著提升，GPS技术不断开发应用，其在桥梁施工测量控制获得较为良好的使用成效。该项技术自身拥有精准度高以及操作便捷、节能环保等多项优势，因此，可帮助桥梁施工测量高质完成，强化提升桥梁施工水平，充分保证交通可靠运行。
参考文献：
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[6]刘英.桥梁施工平面控制点布设和观测的研究[J].交通世界（工程技术），2014（08）.
论文作者:任聪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/16
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