橋梁施工測量工作中GPS技術的應用

李坤

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州 511400）

1 引言

隨著科學技術的發(fā)展，傳統(tǒng)施工測量方法已無法滿足時代發(fā)展的需求。橋梁工程建設單位必須與時俱進，積極引入GPS 技術，并將其應用于測量工作中，可達到提高測量效率及精準性的目的，對加強我國橋梁工程建設質量具有積極意義。

2 GPS 技術概述

為加強GPS 技術手段在我國橋梁施工測量工程中的應用，本文對GPS 技術進行簡要概述。

2.1 GPS 技術簡介

GPS 技術是現(xiàn)代科技技術衍生出的先進技術，其全稱為Global Positioning System（GPS），中文名稱為全球定位系統(tǒng)。該技術以導航衛(wèi)星系統(tǒng)為基礎進行運作，由于其能夠同步使用多顆衛(wèi)星，故GPS 技術不受時間限制，且具有全球性、全能性及極強的精準度。該技術可對測量物體間的距離進行判斷，并在短時間內(nèi)明確測量物體的實際位置。國內(nèi)外學者相繼對GPS 技術進行深入研究，并取得了良好的研究成果。相關研究報告指出，GPS 技術測量的精準度可達到毫米級。在橋梁工程測量工作中應用GPS 技術，不僅可以顯著提升橋梁施工測量的工作效率，還可以對人力投入成本進行有效控制，對提升橋梁工程整體效益具有重要作用。

2.2 GPS 技術的組成部分

GPS 技術已趨于成熟，因此，其在基本構造及組成部分等方面均具有極高的完善度。GPS 技術主要分為3 個部分：空間組成部分、用戶組成部分以及地面控制組成部分。其中，空間組成部分主要是由一定數(shù)量的工作衛(wèi)星及備用衛(wèi)星組成，這2 種衛(wèi)星系統(tǒng)均分布于軌道面上，與地表之間的距離大多在20 000 km 左右。據(jù)相關資料顯示，4 顆以上的衛(wèi)星可對相應導航信息進行觀測，且不受時間或空間限制[1]。由此可見，空間組成部分在GPS 技術中具有重要地位。地面控制組成部分主要由主控站、監(jiān)測站以及注入站等部分組成。其中，監(jiān)測站是地面控制組成部分正常運作的先決條件，其能夠對衛(wèi)星信號進行持續(xù)跟蹤，并根據(jù)操作人員的實際需求對數(shù)據(jù)進行收集[2]。此后，監(jiān)測站能夠將收集的數(shù)據(jù)信息傳輸至主控站，為后續(xù)工作順利進行奠定良好基礎。主控站具有統(tǒng)一控制職責，其能夠根據(jù)操作人員的實際需求，及時對數(shù)據(jù)進行處理，并在處理工作結束后，利用計算機網(wǎng)絡技術立即將數(shù)據(jù)信息傳輸至注入站。注入站能夠利用衛(wèi)星存儲器對數(shù)據(jù)信息進行存儲，為后續(xù)工作的順利進行提供保障。

2.3 GPS 技術的優(yōu)點

本文通過分析相關資料，對GPS 技術的優(yōu)點進行了總結，具體內(nèi)容如下。

2.3.1 可實現(xiàn)全球全天候定位

GPS 衛(wèi)星數(shù)量較多且分布均勻，4 顆以上的衛(wèi)星能夠在任意時間段或地點開展觀測工作，為后續(xù)工作順利進行提供基本保障。此外，若未出現(xiàn)惡劣天氣，如臺風、閃電以及打雷等，GPS 衛(wèi)星可根據(jù)操作人員的實際需求，實現(xiàn)全天候定位服務。由此可見，GPS 技術在時代發(fā)展中具有重要地位。

2.3.2 測量精準度高

自GPS 技術誕生以來，國內(nèi)外學者相繼對其進行了研究，并取得了一定成果。研究報告中明確指出：在50 km 范圍內(nèi)對GPS 衛(wèi)星進行使用時，其測量精準度可達到6～10 m；若測量范圍在100～500 km，則GPS 衛(wèi)星測量精準度可達到7～10 m；若測量范圍在1 000 km 左右，GPS 衛(wèi)星測量精準度可達到9～10 m。由此可見，GPS 衛(wèi)星具有良好的測量精準度。因此，相關人員應積極應用GPS 技術，提高工作效率及測量精準度[3]。

2.3.3 觀測時間較短

在GPS 技術不斷更新及完善的背景下，其靜態(tài)定位觀測時間已大幅縮短[4]。例如，GPS 定位系統(tǒng)在實際工作過程中，僅需約15 min 即可實現(xiàn)對其20 km 范圍內(nèi)物體進行靜態(tài)定位。GPS 系統(tǒng)針對流動站開展快速測量工作時，能夠在2 min 內(nèi)迅速測量多個流動站與基準站之間的距離。此外，在對任意流動站進行觀測時，GPS 系統(tǒng)僅需幾秒鐘即可實現(xiàn)實時動態(tài)定位。由此可見，應用GPS 技術能夠顯著提升觀測效率[5]。

2.3.4 操作簡便

由于GPS 技術接收機正在不斷優(yōu)化，故其測量自動化水平也在不斷提升。工作人員開展測量工作時，僅需安裝GPS 儀器，并連接相應線路，然后量取天線高，并針對儀器工作狀態(tài)采取相應監(jiān)視措施，即可達到自動測量目的。由此可見，GPS技術觀測工作操作簡便，且通過儀器即可實現(xiàn)，對操作人員專業(yè)能力水平要求不高，極大地減少了相關企業(yè)或機構人力投入成本。此外，在測量工作結束后，工作人員僅需關閉電源，并歸納接收機，即可順利完成觀測任務。

2.3.5 坐標統(tǒng)一

應用GPS 技術可同時對平面位置及大地高程進行測定，且能夠保持較高的測量精準度。GPS 定位系統(tǒng)全球坐標具有較高統(tǒng)一性，計算定位工作區(qū)域為全球坐標系統(tǒng)，因此，GPS測量結果將與坐標系統(tǒng)建立直接關系，大大提高了GPS 測量結果的精準性。

3 GPS 技術的應用優(yōu)勢及不足

GPS 技術在橋梁工程施工測量中的應用雖然具有良好的優(yōu)勢，但也存在許多不足。因此，相關人員必須不斷對該技術進行優(yōu)化，以達到GPS 技術應用效果最大化的目的。為此，論文通過分析相關資料，對GPS 技術在測量中的優(yōu)勢及不足進行了總結，具體內(nèi)容如下。

3.1 GPS 技術在橋梁工程施工測量中的優(yōu)勢

結構物放樣、控制網(wǎng)測量以及布設等工作內(nèi)容在橋梁工程施工測量中具有重要地位。針對傳統(tǒng)橋梁施工而言，施工人員對控制網(wǎng)進行布設時，大多將其設置為導線網(wǎng)等，并利用全站儀以及測距儀等設備對外業(yè)數(shù)據(jù)信息進行獲取，以提高數(shù)據(jù)信息獲取效率及質量。通常情況下，施工人員設置的控制網(wǎng)邊長大多超出了規(guī)定標準，尤其針對橫跨江河橋梁而言，其跨度及測量難度相對更大。但應用GPS 技術后，上述問題便可以得到有效解決。GPS 技術相較于傳統(tǒng)測量手段具有明顯優(yōu)勢，其能夠應用于跨海橋梁中，并加強測量效果。在實際工作過程中，工作人員可利用GPS 技術手段測量橋梁控制網(wǎng)，且不受外部環(huán)境因素影響?；诖?，工作人員可以顯著縮短觀測時間，提高工作效率。此外，國內(nèi)外有許多文獻資料對GPS 技術精準性進行了研究，并成功證明其精度已達到毫米級。因此，工作人員可放心使用測量結果，為橋梁工程后續(xù)施工奠定良好基礎。

3.2 GPS 技術在橋梁工程施工測量中的不足

GPS 技術雖具有良好的精準度，但其應用仍具有一定局限性。因此，部分橋梁工程在開展測量工作的過程中，必須結合其他儀器，才能使測量結果具有較高精準性。若工作人員僅依靠常規(guī)測量儀器開展測量工作，極有可能導致測量結果精準性明顯下滑，從而對后續(xù)施工順利進行或工程建設質量產(chǎn)生嚴重影響。由此可見，僅依靠GPS 技術難以實現(xiàn)有效測量。因此，為確保測量結果具有較高的精準性，工作人員在開展測量工作時，可選擇將GPS 技術手段與其他儀器結合使用，提高測量結果的準確性。在此基礎上，不僅GPS 系統(tǒng)工作效率將顯著提高，其應用空間也將得到拓展。

4 GPS 技術手段的實際應用

應用GPS 技術手段對橋梁施工測量具有重要意義，相關人員應給予高度重視，并積極將其應用于實際測量中。為最大化GPS 技術應用效果，本文通過分析相關資料，對該項技術在橋梁施工測量中的應用進行了總結，其具體內(nèi)容如下。

4.1 橋墩定位

橋墩定位是橋梁施工順利進行的先決條件，因此，施工人員必須給予高度重視。通常情況下，施工人員利用傳統(tǒng)施工方式開展施工時，大多會使用前方交會法。雖然該方法具有一定的可行性，但多數(shù)橋梁工程所處海面或江面均較為開闊，采用該方法極有可能增加橋梁交會施工難度，從而對后續(xù)施工產(chǎn)生直接影響。因此，工作人員可將GPS 動態(tài)定位技術應用于橋墩交會定位中，以達到順利施工目的。GPS 動態(tài)定位技術手段主要由基準站及流動站組成，具體工作原理如下：（1）將點位精度相對較高的控制點視作基準點，并在特定區(qū)域對接收機進行安裝，將其作為參考站；（2）利用接收機對衛(wèi)星進行實時觀測，并利用流動站上的接收機接收基準站輸送的數(shù)據(jù)信息；（3）利用計算機技術手段對流動站三維坐標及測量精度進行實時計算與顯示。有學者針對該種施工方法進行了研究，并在研究報告中明確指出：在橋梁定位施工中采用GPS 技術，工作人員僅需對GPS 接收機進行安裝，即可達到實時監(jiān)測三維坐標目的，對提高工程施工效率具有重要意義。因此。相關人員應積極應用GPS 動態(tài)定位技術手段。

4.2 橋梁塔柱

目前，我國大型斜拉橋塔柱高度不斷增加，斜拉橋斜率控制已成為提高橋梁質量的重要前提。由于橋梁索塔之間跨度相對較大且水位較深，因此，若施工人員采用傳統(tǒng)方式開展工作，極易導致測量結果精準度不夠。此外，利用傳統(tǒng)方式開展工作，極易受外部環(huán)境因素影響，降低工作效率，情況嚴重時施工人員甚至需要借助其他方法，才能達到順利放樣目的，不利于提高工程建設質量及施工效率。因此，施工人員在實際工作過程中，應積極應用GPS 技術手段，對放樣方式進行革新。我國有學者為明確GPS 技術在放樣工作中的應用價值，特此對其進行了研究，并在符合相關標準情況下，將該項技術應用于橋梁工程建設過程中。例如，我國京杭運河棗莊段二級航道整治馬蘭大橋工程，根據(jù)設計圖紙及相關資料顯示，該橋梁主要由主橋、南北引橋組成。在實際采樣過程中，工作人員采取了以下措施：（1）輸入點位坐標，并由工作人員攜帶GPS 接收機前往測量地點；（2）在工作人員達到測量地點時，GPS 接收機將發(fā)出相應信號，以達到提醒工作人員的目的；（3）工作人員可根據(jù)GPS 接收機顯示信息順利完成放樣工作。在此基礎上，橋梁工程后續(xù)施工順利進行將得到有效保障。

5 結語

綜上所述，測量工作在橋梁施工中具有重要地位，其能夠對橋梁工程的質量及施工效率產(chǎn)生直接影響。因此，相關人員應積極引入GPS 技術，以提高橋梁施工測量精準性及測量效率，顯著提升我國橋梁工程建設科學性。