GPS在路桥工程测量中的应用现状及发展趋势研究

文｜厦门翔路顺工程建设有限公司 林晓光

在新形势下，城市加快了现代化的建设步伐，从而促进了道路桥梁在施工和测量方面的技术不断提升。路桥的施工建设与测量，会受到地理环境等各种因素的影响，这就使传统的定位和测量技术越来越不适应路桥工程建设中的测量要求，特别在现代化建设的步伐加快的同时，施工速度也相应地提速，对施工中的测量数据提出了更高的精准要求，而GPS 测量技术正好符合现代化路桥建设施工中测量的要求，GPS 测量技术更先进，应用到路桥施工建设中，使测量的数据更精准，测量更高效，对提高路桥建设施工的整体质量起到了积极的作用。

1 GPS概述

1.1 GPS的发展史

GPS技术是在1964年被研制成功的，主要功能是导航和定位。GPS系统不受天气的影响和时间的限制，在能观测到卫星的前提下，只要能够接受到卫星信号，在地球的任何地方，都可以开展测量的工作，因此GPS系统被广泛地应用到各种领域中。

1.2 GPS的特点

GPS定位系统由三部分组成: 地面控制、空间卫星控制、用户。（1）GPS卫星覆盖全球，可以同时观测到四颗卫星，能够随时随地进行定位和授时。也就是说，GPS系统不受时间和地点所限，可以在地球上的任何地点，比如江河湖海上、陆地上，在任何时间里，比如白昼和黑夜，都能同时观测到四颗卫星，从而完成授时和定位的工作。（2）GPS的定位服务不会受到天气的限制，不管是在风和日丽，还是在风雨雷电的天气里，更不管是在雾雪冰雹还是在更加恶劣的气候环境下，都可以严格按照有关规定准时准点地顺利完成任务。（3）GPS定位具有实时性，它可以利用实时观测的数据让用户实时了解自己所在的位置。如果利用子午卫星系统进行定位，需要对若干段时间进行观测，才能获得用户所在的具体位置，而GPS的实时性弥补了子午卫星系统的不足。（4）在常规测量中，点与点之间需要通视才可进行测量，而采用 GPS进行测量时，点与点之间不需要通视，各个测量点只要能接收到卫星信号就能进行定位，不需要许多过渡点，因此GPS使测量工作更加方便、更加省时省费，同时提高了测量的精准度。

2 GPS在路桥工程中的应用现状

2.1 静态GPS相对定位的应用

静态GPS相对定位，指的是接收卫星信号时，使用有两台或两台以上的接收机同时进行，卫星信号处理后，与之有关的工作者就可以计算对应的两点在W GS-84地心坐标系具体的三维坐标的差，并能准确确定其差值，把其中一点作为基点进行推算对应点上的坐标。静态 GPS相对定位的优势是准确率高，所以被应用到各种领域中进行监测、测量、勘测、控制等，比如需要了解大地的详细情况时、勘测城市中的道路、监测形变、各种工程中的管理控制等。静态 GPS 相对定位在桥隧方面的应用，从目前来看，主要应用在线路精密控制网的勘测中，通过GPS测定航测相片外部具体控制点的情况是非常精准的。在新时代的形势下，路桥的工程不断增多，规模也不断扩大，等级不断提高，路线勘测的标准相应地提高了，可是由于线路长，未知点多，所以传统的测量方式已经不能适应其测量要求，而且测量的数据准确度不高，与现代路桥工程的要求也不相符，而 GPS 在技术方面很大的优势，是传统测量技术所无法达到的，静态GPS在布网方面不仅科学合理，且测量的精准度也是传统测量技术所无法比拟的。我国已经利用GPS技术，逐渐将线路首级高精度控制网构建起来，并应用到路桥的建设和维护中。经实践证实，采用静态 GPS 相对定位，能够缩短路桥工程的绝对点的误差，使几十公里的路段内，误差大约仅有2cm，如果使用传统方法进行测量，是无法达到这种精准度的。并且还加快了路桥工程项目建设的进程，使维护周期缩短，降低了工程成本。

2.2 动态GPS相对定位的应用

动态 GPS 相对定位与静态 GPS 相对定位有着本质的区别，它是把一台 GPS 接收机安放在基准站不再移动。而其他的几台或者另外一台GPS接收机则可以随时移动，有关工作人员将基准站和流动站的信号差分作为基点，精确地算出流动站各个时间段的位置参数。差分GPS动态测量的数据处理分为实时处理、后处理两种不同的方式，实时处理指的是，工作人员在借助发射设备、接收设备的前提下，把基准站的各种数据信息实时地传到流动站，但是后处理并不需要进行数据信息的实时传输。

3 GPS在路桥工程中应用的趋势

随着GPS的不断发展，它所应用的领域越来越广泛，自从卫星不断增多，GPS接收机各方面的优势也凸显出来，使更多的单位开始应用 GPS 接收机，从而促进了GPS的大力发展。

3.1 静态GPS定位的应用趋势

在未来，对于线路的勘测，GPS静态定位技术因其自身的优势所应用的领域将会越来越广，很可能成为主要测量方法，从隧道外测量监控到大型桥梁的施工测量控制，从首级控制到一二级导线的控制等，其有关的应用和理论上的研究将不断深入，与之相关的实际操作规范将建立并不断加以完善，静态GPS定位应用到路桥的工程建设维护中，能够更好地服务于其控制和测量的工作。GPS 能够更科学地对远距离已知点进行联测，并且能够直接进行通视，在进行短距离测量时速度极快，且动态感较强，测量精度高，使路桥隧道等工程的施工更加方便顺利。

3.2 动态GPS定位的应用趋势

从目前来看，动态 GPS 技术在线路勘测中还没有被应用，但在未来的线路勘测中，对于此项技术会不断深入地进行研究，因为将动态GPS应用于线路勘测中会给路桥的建设带来极大的便利，对于动态GPS的应用趋势主要有以下两方面：（1）RTK 技术与常规全站仪进行结合。RTK 技术在测量的精度上非常高，可以精确到厘米，而且实时性非常强，其全称是RealTim eKinem atic，即实时载波相位测量。采用RTK 技术，会使观测的数据质量更高，其应用的广泛也较广，如野外数据的采集、线测设。在路桥工程建设维护中，如果将RTK技术与GPS技术相结合，就能够对桥隧破坏的程度了解得更详细，能够缩短路桥维护的时间，提高路桥工程的整体质量，而这种勘测系统将会是线路勘测技术上的一次革新，这将是一种全新的线路勘测系统。（2）采用 GPS 辅助的航测成图和建立模型目前对航测成图来讲，每对像对需要的控制点至少4-6个，路桥平面位置和高程的测量需要大量的人力物力和时间，但GPS辅助航测成图，测量员可借助GPS，精确地测出摄影中心的三维空间坐标，试验表明，这种测量技术，不需要太多的地面控制点就能达到像片控制的目的，从而提高工程质量和工作效率。

结语：勘测要以设计为基础，我国目前的线路勘侧水平和系统化、集成化的程度都不高，与世界先进水平还有很大的差距，需要进一步提高才能满足路桥工程建设对勘测设计的客观要求。在路桥工程建设设计中数据采集是难点，而GPS、航测、全站仪等高科技术的应用，则能大大提高工作效率和工程的整体质量。