GPS技术在大型桥梁测量控制中的运用分析

王建

（中铁十六局集团第二工程有限公司，天津市 300162）

0 引言

GPS技术是使用时间较长的一项专业技术，在工程测图、工程放样等工作中发挥着重要作用。与其他测量技术相比较，GPS技术选点灵活，测量结果精确、自动化程度高，而且可以进行全天候的测量作业。

1 工程概述

泰和赣江特大桥起讫里程DK254+435.800～DK261+274.720，而其中心里程为DK257+855.645，桥全长为6 838.92 m，施工水位按58.50 m设计，通航水位最高为60.40 m，工程北岸破面较陡，山丘顶面高程为83.92 m，桥台桥台往江边河堤地势陡峭，高差为22 m，为悬崖。施工过程中为了控制桥梁施工质量，必须对其平面线形控制进行加强，运用GPS技术对桥梁的平面进行准确有效的观测至关重要。

2 在桥梁测量控制中应用GPS技术的基本原则

在大型桥梁施工中，施工企业应深入分析控制网的安装，结合桥梁自身的特征设计施工方案，并在选择施工控制点之前进行实地考察，确保施工控制点能够符合施工需求。所以，在工程施工中，需注意如下原则：在测量桥梁中，应分析GPS观测技术，降低测量项目技术设计给工程施工带来的影响，确保卫星信号能够正常接收信息。工程项目中的控制点需要在开阔的区域控制，并且在地面高度角大于15°范围内不应有障碍物，防止附近建筑给附近施工控制点来影响[1]；在工程实际施工中，测量项目技术设计应结合桥梁施工的现场状况，进一步优化，使施工顺利进行；在大型桥梁测量控制中，为了能够在施工过程中确保网点精确度，并能够确保项目测量的合理性，不能在工程项目施工中出现支点；定位布设应对工程现状合理设计，确保能够长期处理工程项目，从整体上保证工程项目的正常开展；在大型桥梁控制测量中，为了满足常规性施工放样技术的要求，应在设计过程中，尽量保证相邻控制点间的通视，以便同时使用不同仪器，对控制网精度和稳定性进行检核。

3 GPS技术在控制测量中的应用

3.1 布设控制网

在大型桥梁工程测量过程中，控制网布设应注意如下问题：在GPS控制网施工前，应严格按照有关规定设计控制网，在测量之前，应对大型桥梁施工过程中存在的跨度问题有所认知，因此，在测量项目设计过程中需要明确工程测量的有关标准。在采集外业数据中，选取精度高的作业模式，并在数据处理时，分析系统的测量误差，进而为布设高精度工程控制网奠定基础；因为在大型桥梁施工中，很难实现全部通车，所以，在控制大桥平面中，如条件允许，可考虑加设实时网络RTK服务，利用基准站的载波相位观测数据，与流动站的观测数据进行实时差分处理，并解算整周模糊度。由于通过差分消去了绝大部分误差，可使网络RTK精度小于厘米级精度。网络RTK不需要架设基准站，比传统的RTK测量效率有较大提高。

3.2 桥梁的控制测量

在桥梁施工过程中，一般情况下都会遇到很多情况，如：在江面或者河面架构起的桥梁，其施工量大、长度很长等。这样的实际状况，给传统的测量工作和标记工作带来了很大的难度，而GPS技术正好能够解决这一问题，使测量与标记工作变得简单。并且对于跨海大桥，GPS技术在控制测量方面有着更高的应用价值，结合实际状况，悬着静态或者动态定位方法，在不受外部环境的影响下，对测量进行控制，缩短观测时间与测量时间，进一步提高测量作业的整体工作效率[2]。另外，在应用控制测量过程中，还需要结合工程具体状况，针对性地应用GPS技术，不能盲目应用此技术，否则会影响工程的顺利进行。桥梁的GPS测量见图1。

图1 公路桥梁GPS测量

3.3 施工控制测量

在桥梁施工中，利用GPS技术，既能够加强施工建设质量，也能得到很好的施工效果；为了能够使GPS技术在桥梁建筑领域充分发挥作用，应引导施工人员充分了解GPS技术的应用，对GPS技术施工管理和施工技巧有所掌握，唯有基层工作人员熟练GPS技术，才能在施工过程中对质量有更好的控制，进而更好地应用GPS技术。尤其是在水中墩交会定位，以前的定位测量方法，一般都是使用前方交会技术进行定位测量水中墩位，在碰到大型桥梁建筑测量时，这种测量方法很难正常进行。利用GPS技术，既能够顺利进行，也能节约测量成本。利用RTK动态定位技术，先在水中墩定位，将GPS定位接收机安装在基准站，能够对所需要的卫星进行实时观测，之后结合具体状况，将已经观测的数据信息利用固定的传输设备反映到定位船上，并对其进行动态观测，最后将数据信息传输到接收机中。相比较而言，以载波相位观测测量技术为主的GPS定位技术更为先进、更为科学，在工作运行环境下，它能够实时获取某点三维坐标，并以更高的准确度开展定位测量工作。

在社会的快速发展下，桥梁建筑的要求也越来越高，不但要求建筑质量好，还要求其美观。在对应的施工中，测量工作也会由于人们要求的提高而越发复杂，这样就对工作质量与工作精准度都有了更高的要求。当前，大型斜拉桥越发增多，施工技术问题随之而来，因为桥梁在外观设计出现的变化与传统层面的桥梁有很多方面的差异，因此对施工的要求也越来越高，怎样才能快速精准测量塔柱的斜率是建筑业一直探讨的问题，也是一个对技术要求很高的问题，而GPS技术的应用，正好能够解决这一问题，减少了施工中一些客观因素的影响，提高了施工进度，既提高了桥梁建筑的整体水平，也保证了桥梁建筑的质量。

3.4 高程控制测量

在高程控制测量过程中，应用GPS技术可以获得点与点之间的高度差，从而将其转换成为施工所需要的高度，确保顺利进行施工。在具体转换中，一般利用GPS水准法，运行计算原理是：通过数学计算方法计算出同名点中的高度，并计算GPS中的大地高，进而获得相应的转换关系。在桥梁施工控制测量过程中，高程控制测量是很关键的一部分，使用GPS技术，可以更加精确地获得高差数据，然后结合工程具体状况，进行相应的转换。在这个工作中，需要对施工区域内的似大地水准面进行精化，确保水准面的正常，这样才能顺利转换。简单来讲，就是需要工作人员在控制测量过程中，对数学模型合理使用，通过精密水准测量取得的正常高，见图2，和GPS观测取得对应点大地高，并计算相应的正常高与大地高差值，并对所求得高程异常值精度分析，进而确保高程控制测量数据的准确性。对于任何一项施工而言，准确有效的测量数据都是尤为重要的，对施工质量的提高起到了巨大的推动作用。

4 结语

图2 精密高程控制测量

综上所述，在当前桥梁工程中，利用GPS技术可实现精准定位，并在桥梁地形测绘的基础上，构建起高精度的测量控制网，进而为桥梁工程的顺利开展打下基础。所以，在当前工程建设中，应选择科学合理的施工技术，这样才能不断提高桥梁建筑工程测量的质量，为后续工作打好基础。

[1]李德仁,苗前军,邵振峰.信息化测绘体系的定位与框架[J].武汉大学学报(信息科学版),2007(3):189-192,196.

[2]来丽芳.GPS在大型桥梁工程控制测量中的应用研究[D].浙江杭州:浙江大学,2006.