道路桥梁工程中的GPS技术研究

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【摘要】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，使道路和桥梁的测量更加准确，方便，快速；同时它还能够进行监测工作，保证施工过程能够更准确、更高质量的进行，从而避免出现不必要的质量缺失。本文详细介绍了GPS测量技术的原理，重点讨论在道路和桥梁施工测量中如何提高对GPS的运用。

【关键词】道路桥梁；测量；GPS；探讨

1GPS技术概述

1.1概念及发展现状

在当前的工程建设领域，我们已经开始将GPS技术运用到道路与桥梁的建设中，进行工程测量定位，逐渐取代了传统的经纬仪、全站仪。这不但是我们工程建设方面的一个进步，还使得GPS技术朝着越来越成熟的方向发展下去。随着人们对GPS的合理利用，越来越多的领域将会涉及到这项技术，它将引领将人们从陆地工程转变到海洋中和宇宙空间上，从静态定位转变为动态定位，为广大领域的研究开拓路线。

1.2GPS系统的构成

1.2.1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。

1.2.2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，空间部分和地面控制

1.2.3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。

2GPS进行道路桥梁测量原理及分类

当运用GPS技术在道路和桥梁工程施工测量上时，卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户的GPS接收机接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。这一过程实际上是将卫星作为动态空间已知点，利用距离交会的原理确定接收机的三维位置。

2.1GPS定位按定位方式分为单点定位和相对定位（差分定位）

2.1.1单点定位

单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等载体的概略导航定位。

2.1.2相对定位（差分定位）

相对定位（差分定位）是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。

2.2GPS定位按接收机的运动状态可分为静态定位、动态定位

2.2.1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。

2.2.2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。

3道路桥梁工程测量中GPS运用的优点

（1）GPS测量技术在路桥施工中的应用，因其较高的精度，减少了过去放线误差引起的返工，提高了勘测精度和勘测效率。一般每个放样点只需要停留1～2s，流动站小组作业，每小组3～4人就可完成中线测量5～10km，并且在中线放样的同时就可以完成中桩抄平工作。另外gps测量技术还可以涵盖路桥测量的平、纵、横，以及施工的放样、监理的复测、竣工测量、养护测量等等诸多方面，在路桥勘测、施工和后期养护、管理中都有着较大的优势。（2）以前在道路桥梁的测量中常采用全站仪，它虽然能够完善地实现了测量和处理过程的电子一体化，并且能够自动显示测量结果，同时实现了与外围设备交换信息，但是该仪器与GPS比较，GPS更胜一筹。GPS不需要测站点之间相互通视，不受气候影响，能够节省庞大的人力物力，在测量时，精度高、作业快、费用省、应用灵活，并且还有可靠性高、抗干扰能力强等优势。采用GPS在一般的地形地势下，特别是在地势较高的地方，只需设站一次即可测完半径为15km以内的测区，大大地减少了传统测量所需的控制点数量和全站仪的搬站次数，仅需一个人在地形地貌碎部点进行观测，可以得到该点的三维坐标值。（3）GPS技术还可以利用专门的配套软件，组建与工程对应的模型进行施工，很大程度上提高了工程的准确度，避免了工程在传统施工方法时可能出现的未知问题。根据测量的结果，还可以直接绘制出施工流程，或者是相应的区域图，有效地提高了施工单位的工作效率。

4道路桥梁工程测量中GPS技术的具体应用

4.1变形监测

道路与桥梁工程的建设往往具有施工环境复杂、工程体量巨大、施工过程中不确定的因素众多等特点，造成测量控制过程也困难重重。如果测量的精度得不到很好的保证，工程的质量也将不可避免的受到影响。而GPS技术很好的解决了这个难题。将GPS系统与工程实体相连，对建筑内环境与外环境进行监测，当施工出现变动时，GPS会立即传送数据，施工和管理人员会及时的得到信息，立即采取针对性措施，进行适当的处理。GPS也可以对建筑物所处的环境进行监测，如路基边坡开裂、滑动，桥梁结构发生变形等，GPS会及时发送警报信号。这种技术不但保证了工程建设的安全，节省了不必要的费用，同时还提高了工程整体的质量。

4.2在工程的控制网中的运用

在传统的工程测量中，控制网的建设和管理对工程质量的提高、施工安全的保障都有着极为重要的作用。采用GPS技术进行控制网的建设，布点不受地形限制，测量放线不受时间段和气候影响，能够运用较少的资金得到较好的效果。同时GPS技术因其精度较高，在隧道、工程勘探、施工等领域也能够得到广泛的运用。

4.3提高了工作效率

通过GPS设备的数据接口、电缆和配套软件，可以轻易的将它与计算机相连，进行数据的传输和储存，能够将测量数据转变为平面图、断面图等，减少了工程绘图所消耗的大量时间，降低了技术人员劳动强度，提高了成果的准确性，对工程的施工效率也有很大的提高。

4.4对断面测量

通过使用GPS技术对传统的方法进行改进，可以更准确、更高效的测量道路和桥梁工程的土方开挖和回填工程量，大大减少了技术人员在现场工作量，可以轻松地得到测量桩点坐标、高程和距离等数据，并利用绘图软件绘制断面图。在测量准确度上，比传统上的人工测量更加精确。在工程环境较差、地质状况差的地段，人为测量往往存在很大的误差，并且对技术人员的人身安全也没有百分之百的保证。GPS技术的运用，能够达到较高的效率和精度，逐渐成为工程测量必不可少的工具。

4.5对质量成果进行控制

在传统的质量验收中，验收人员往往要亲临施工现场进行实地考察和测量，监管部门也要在整个施工过程中进行跟踪监督。但是运用GPS技术，这些步骤都可以通过GPS技术大大简化，在整个施工过程中进行检测和控制。到最后的竣工质量验收，同样也可以运用GPS技术，对高程、坐标和面积等数据进行计算和汇总，根据结果来评定工程的质量是否满足设计和规范要求，通过技术人员简单的操作能够自动进行运算，省时省力。通过GPS测量的数据不仅可以明显的看出工程是否合格，而且可以将数据永久保存，为工程今后的维护、管养提供可靠的依据。

5结束语

随着时间的推移，GPS技术的发展趋势将会更加科技化、网络化、集成化、智能化，能够让广大的用户得心应手，效率更高，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]陈振伟.GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用分析[J].黑龙江科技信息，2016，07：271.

[2]张峰.GPS、RTK在高速公路工程测量技术中的应用分析[J].测绘与空间地理信息，2016，08：121~124.

作者:蒋宏图 单位:江苏中源工程管理股份有限公司