GPS技术在大型桥梁测量控制中应用探讨

桑超杰

摘 要：交通事业的发展使桥梁建设向技术强国迈进。现在，各种大型桥梁已经成为我国交通网络的重要枢纽。在大型桥梁建设中，测绘是首要任务，为了能够保证桥梁质量必须使测量数据精准、真实。我国地域条件复杂，跨江、跨海大桥地质条件多样，对施工精度和施工工艺都有一定的要求，随着大型桥梁越来越多，传统的测量手段已经难以满足建设的需要。探索新的测量技术是现代大桥桥梁建设的基础。

关键词：GPS技术；大型桥梁；测量控制

1 GPS技术

1.1 GPS技术特点

传统的大型桥梁工程测量控制大多采用经纬仪、测距仪、全站仪、水准仪等测量设备来建立测角网、测边网、边角网。但是传统测量手段工程量大、技术条件限制多、作业时间长、受环境影响大。现在大型桥梁的长度越来越大，传统测量方法已经很难满足测量控制。因此，适合于大型桥梁建设的高精度控制测量和施工测量的方法应运而生——GPS技术。

1.2 GPS技术优势

GPS静态定位技术相对于传统三角测量方法来说，有精度高、效率高、成本低的优点，因此被广泛应用于测量控制中。GPS作业方式采用静态相对定位模式，根据技术要求、卫星可见性预报表、周围环境、交通专门制定观测要求。观测要严格按照调度表的规定时间进行作业，保证同步观测同一组卫星。GPS观测满足以下条件：

GPS动态定位技术定位精度精确到1m以内，在桥梁测量控制工程中运用广泛。GPS动态定位技术结合回声测探技术，可以高效率绘测桥梁区域江河湖海的水下地形图、地质特性、流向测量。而且此种方法相对于前方交会定位技术还有成本优势和效率优势。

2 GPS技术的优点以及在桥梁中的应用

2.1 具有全球性、全天候、连续的三位测速、导航以及高精度定位和授时能力

全天候连续作业，不管刮风下雨、阴天黑夜都能进行24h全天工作，能够大幅缩短工期，提高经济效益。我国很多大型桥梁都是横跨长江，长江两岸宽阔、江面多雾，使用传统的测量法很难使测量数据精准，还浪费人力、物力。而GPS技术就很好的避免了这些问题，精度范围能够精确到毫米。

2.2 GPS技术具有精度高、效率高

GPS观测精度要高于一般常规测量手段，基线向量的相对精度在10-5～10-9之间。在小范围精密工程定位中，1h以上的定位精度其平面误差小于1mm，甚至达到毫米级精度静态相对定位、亚米级精度动态定位、毫微秒级精度时间测量。这种精度是传统测量方法无法比拟的。

2.3 观测时间短

GPS在每个测站上的观测时间一般在1～2h左右。GPS系统完善和软件更新都提高了观测时间，中长基线相对静态定位仅需15～20min，采用快速静态定位办法，观测时间更短，只需1～2min。

2.4 观测形式和处理数据自动化程度高

采用GPS进行控制测量时，观测过程和数据处理过程都是高度自动化的，跟踪观察均由机器自动完成。观测中的测量员只需要安装并开關仪器、量取仪器高和观察仪器工作状态，减轻了测量工作紧张程度和劳动程度，减少了人为误差和粗差发生的可能性。

3 GPS技术在桥梁测量控制网运用

大型桥梁施工控制网边长较长、跨度大、桥位两岸无法通视，运用传统的桥梁平面控制网布设成三角网或者导线网，使用经纬仪或者全站仪进行数据采集，需要耗费大量人力物力。而在大型桥梁GPS平面测量控制中测量方式以高精度静态定位相对定位模式为主，利用GPS接收机在各测站实施静态观测。实时计算三维坐标。当结算结果变化稳定、精度符合设计要求，即可结束观测。通常应用于控制网加密设立的桥位控制点要满足布网要求，也要满足施工放样要求。比如上海杨浦大桥，虎门大桥等工程，就利用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。

高程控制测量是按照规范规定进行跨河水准测量，联测两岸高程。GPS高程拟合控制测量是GPS过江高程传递的一种方法。在范围不大的地形平坦区域，以高等级水准点作为高程拟合起算点，结合高精度GPS观测值，选用适合的高程异常处理模型。比如虎门大桥等。

4 GPS RTK定位测量

GPS RTK定位测量能够在野外实时得到厘米级定位精度测量，是GPS技术的新突破，极大提高了外业作业效率。还能用于桥梁工程定线放样、纵横断面测量、桥址地形测绘和桥梁变形监控。

大型桥梁之间高度相差大，就要对斜拉桥塔斜率进行控制。但是这种大型桥梁一般水面距离长、水位深、桥梁索塔跨度大，采用传统方式很难精确测量。江阴长江大桥长度为2921m，南北两塔相对地面高度最大186.846m。这种特大型高大塔柱对工程涉及提出了倾斜度不能大于1/3000，几何尺寸偏差1/1000。这种精度要求给测量工作增加了难度。

在放样过程中传统测量方法无法保证测量点之间的通视情况，不仅操作不方便，还限制了工程效率，降低了测量精度。通过GPS RTK技术进行放样，在计算机中输入审计后的点位坐标，由测量人员利用GPS接收机到相应测量地点即可，GPS接收机能自动提示，操作方便且测量迅速。通过坐标直接进行放样，精度高，极大的提升了外业放样效率，减少了操作人员数量，降低测量工作强度。

5 总 结

现代计算机技术、电子通讯技术的进步都为GPS技术在大型测量控制中的应用奠定了身后的基础。但是现在GPS技术还需要进一步开发，还有巨大的潜能需要我们一步步去探究。

参考文献

[1]刘双海.GPS定位技术在桥梁施工测量中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2011（16）：1～4.

[2]任家芳，邓永强.GPS定位技术在桥梁施工测量中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2011（24）.