甘善文 張虎

摘要 當(dāng)前橋梁建設(shè)對測量控制要求極高，傳統(tǒng)的測繪方式已經(jīng)無法滿足建造的需要，應(yīng)當(dāng)引進GPS技術(shù)，應(yīng)用于橋梁設(shè)計階段的數(shù)據(jù)采集，施工過程及運營階段的實時監(jiān)測，獲取更加精確和完整的信息，為橋梁的順利建造提供技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞 GPS；橋梁；測量

引言

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，尤其是商業(yè)貿(mào)易的迅速繁榮，對物流的效率要求越來越高，也就對交通運輸行業(yè)發(fā)展提出了新的更高的要求。自從金融危機以來，我國提出了擴大內(nèi)需的政策，對交通方面的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入了非常大的力度。由于我國國土面積大，地勢情況極其復(fù)雜，多大山大河，給道路建設(shè)造成了很大的困難。無論是跨越大河還是大山，建造橋梁成為道路建設(shè)中的普遍工程。路橋在公路建設(shè)中發(fā)揮著愈發(fā)重要的作用，積極地做好路橋工程，已經(jīng)成為公路建設(shè)者突破自然地理環(huán)境限制，所采取的最為重要的一項措施。由于道路橋梁建設(shè)的難度越來越大，傳統(tǒng)的橋梁建造技術(shù)已經(jīng)很難滿足新時期復(fù)雜地理環(huán)境下橋梁建設(shè)的需要。

在橋梁建設(shè)工程中，測繪是一切活動的基礎(chǔ)。無論是橋梁的設(shè)計還是施工的過程，都要以測量的數(shù)據(jù)為依據(jù)，由于現(xiàn)在越來越多的跨海大橋，跨河大橋等施工難度極大，地勢環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工實地測繪方式很難展開工作，即使勉強展開實地測繪，也有很多必要的數(shù)據(jù)無法采集，或是數(shù)據(jù)采集精度不能滿足工程建設(shè)的需要。因此必須要引進更加先進的測繪工具，首選的就是GPS技術(shù)。隨著衛(wèi)星技術(shù)的迅速發(fā)展，以之為基礎(chǔ)的GPS技術(shù)由于其測量數(shù)據(jù)精確，可以輕松應(yīng)對復(fù)雜地理條件等優(yōu)勢，已經(jīng)日益廣泛的運用到民用工程領(lǐng)域。因此，將GPS技術(shù)引入橋梁測繪工作中，是一項有益且有效的嘗試。下面筆者就GPS技術(shù)在橋梁測繪中的應(yīng)用提出自己的認識。

一、GPS原理及應(yīng)用現(xiàn)狀

1、GPS 技術(shù)簡介

GPS中文名稱為全球定位系統(tǒng)，是美國軍隊研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。他利用發(fā)送到太空的衛(wèi)星對地面目標(biāo)進行定位，并獲取各類地理信息數(shù)據(jù)，經(jīng)綜合處理后根據(jù)用戶的需要向用戶提供定位，成像等服務(wù)。該系統(tǒng)可以不受天氣，地貌等不利因素的影響，全天候不間斷地對地面目標(biāo)進行定位和三維成像。

2、GPS 技術(shù)原理

GPS 系統(tǒng)是由24顆分布于地球表面的人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)，這些衛(wèi)星分布在相距60°的軌道上對地表信息進行實時的監(jiān)控，再把每顆衛(wèi)星采集到的數(shù)據(jù)傳回地面控制中心，集中在一起，通過計算得出三維位置以及方向等信息。（如圖1所示）

GPS 技術(shù)在橋梁測繪方面的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在兩個方面，一是靜態(tài)的通過GPS技術(shù)提供的測量技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)，確定地面目標(biāo)的位置，大小，三維坐標(biāo)等信息。二是動態(tài)的通過衛(wèi)星系統(tǒng)，把測得的數(shù)據(jù)做成與實體物等大的數(shù)字模型，然后實地放樣在地面上，從而指引地面施工。下面從兩方面著手，探討其基本原理。

1）單點定位。

單點定位就是以地球為參考點，確定目標(biāo)物在地球表面的具體位置。由于只需要確定目標(biāo)物在地球上的點，所以整個定位過程只需要一顆衛(wèi)星。因此，又叫做絕對定位。這種定位方式檢測較為方便并且可以在很短的時間就完成對目標(biāo)物的定位。但是由于時間少及所調(diào)動的衛(wèi)星數(shù)量少，導(dǎo)致定位精度較低、誤差較大。

2）立體定位。

立體定位就是動用多顆衛(wèi)星，對目標(biāo)物的詳細情況進行測量，它需要以地球為參照物，利用不同位置的衛(wèi)星獲取目標(biāo)物不同方位的數(shù)據(jù)，綜合成像。這種方式動用的衛(wèi)星多，采集的數(shù)據(jù)較為復(fù)雜，計算難度大，因此步驟較繁瑣，定位速度較慢。但是這種方法測量出來的數(shù)值相對較為準(zhǔn)確。

二、橋梁建設(shè)中的測量技術(shù)

1、設(shè)計階段的測量

橋梁的設(shè)計需要以實地測量數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，只有詳細掌握施工地的詳細地理地貌，才能具體了解到所建橋梁的大小，跨度，基座，力學(xué)設(shè)計等信息，從而合理地設(shè)計出橋梁。

2、建設(shè)階段的測量

施工階段的測量工作首先要根據(jù)地形、工程性質(zhì)以及施工組織與計劃等，將設(shè)計好的橋梁模型“安放”在施工地，引導(dǎo)施工工作的進行，及時糾正施工過程中可能出現(xiàn)的偏差。此外還要對橋梁建造的整個過程中的施工質(zhì)量、變形情況以及設(shè)備的運行進行監(jiān)控。

3、運營階段的監(jiān)測

橋梁建造好投入使用后，在運營期間，任然需要對其進行實時監(jiān)控，以保證橋梁運營的安全。要實時監(jiān)控橋梁運行中地表受力狀況，形變程度，建筑體本身的狀況等各項數(shù)據(jù)，綜合考量，評估橋梁是否在安全可控的范圍內(nèi)。此外，為了對橋梁進行有效的管理、維護和日后改、擴建的需要，還應(yīng)建立工程信息監(jiān)測系統(tǒng)。

三、GPS技術(shù)在橋梁測量控制中的應(yīng)用

1、GPS技術(shù)應(yīng)用于橋梁測量的優(yōu)勢

1）操作簡單、效率高

GPS 技術(shù)是自動化操作的，工作人員只是需要安裝調(diào)試好接收設(shè)備，向衛(wèi)星提供需要測量的目標(biāo)位置的大致坐標(biāo)即可，具體的測量，數(shù)據(jù)的取得以及數(shù)據(jù)的處理都是衛(wèi)星和計算機終端自動完成的。不需要人力去操作。這一方面降低了人力資源成本，另一方面避免了人工操作中可能會產(chǎn)生的錯誤。

2）數(shù)據(jù)更加精確

傳統(tǒng)的人工測量需要人力手持儀器實地勘測，增加了測量過程中的不確定性。而利用GPS技術(shù)進行測量采用的是大分辨率的衛(wèi)星，測量的數(shù)據(jù)更加精確也更加全面，同時運用計算機自動進行計算，整個過程無需人員參與，計算結(jié)果也更加準(zhǔn)確。

3）受外部影響較小。

利用傳統(tǒng)方式進行測繪時，地理特征，氣候等的變化都會對測量工組有所阻礙，導(dǎo)致測量工作無法展開或是無法得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。而利用GPS技術(shù)進行測量，由于衛(wèi)星處在對流層以上的空間，采用的是無線電等方式傳送數(shù)據(jù)，因此它不會受天氣、氣候、溫度、地勢等影響，可以連續(xù)工作。這樣既不會浪費大量的人力，又可以迅速完成測量工作。

2、GPS技術(shù)在橋梁測量中的應(yīng)用

1）設(shè)計階段的應(yīng)用

可以實現(xiàn)室內(nèi)設(shè)計作業(yè)，尤其是對大型橋梁工程，可以進行分部分開展設(shè)計工作，由于通過GPS獲取的信息一是全方位的，二是各點都有詳細的坐標(biāo)，因此在大型橋梁的施工時，利用傳統(tǒng)測繪技術(shù)很難整體進行設(shè)計，而分解設(shè)計又很難將成果無誤差的組合在一起。而利用GPS數(shù)據(jù)進行設(shè)計可以進行實時動態(tài)測量，構(gòu)成碎部點的數(shù)據(jù)由于只需要采集碎部點的坐標(biāo)和輸入其屬性信息，在室內(nèi)即可由繪圖軟件成圖，而且采集速度快，可以大大降低測圖的難度，既省時又省力。

2）施工階段的應(yīng)用，

利用GPS技術(shù)可以實時監(jiān)測施工的具體情況，再與設(shè)計稿進行對比。其實就是將設(shè)計稿制作成虛擬的三維模型安放在施工現(xiàn)場，這樣一來，施工的情況是否與設(shè)計完全吻合，以及施工對現(xiàn)場造成了什么影響，是否要調(diào)整等等問題就會一目了然了。

3、仍然存在的問題

1）GPS測量的精度不夠理想

大型橋梁尤其是跨越山谷的大型橋梁，施工難度極大，技術(shù)要求極高，這就要求測量數(shù)據(jù)一定要十分準(zhǔn)確，而當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜，地勢起伏大時，GPS信號接收效果不理想，測量數(shù)據(jù)會存在一定誤差，無法滿足橋梁工程精密測量的要求。因此有必要加強技術(shù)研發(fā)，提高克服復(fù)雜地形條件的能力。

2）函數(shù)處理復(fù)雜，容易產(chǎn)生

與類似的測繪手段比較來看，GPS 定位系統(tǒng)所需要運用的函數(shù)關(guān)系較為復(fù)雜，由衛(wèi)星、信號傳遞過程以及接收機中造成的誤差難以避免，針對這種現(xiàn)象，工作人員要仔細處理好每一個可能造成誤差的環(huán)節(jié)，才能保證最終計算結(jié)果與理論數(shù)據(jù)相近。

結(jié)語

橋梁建設(shè)對測繪技術(shù)要求越來越高，傳統(tǒng)的測繪方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前橋梁建設(shè)的需要，因此，要引進GPS技術(shù)，用于前期數(shù)據(jù)采集和對施工進行指引，確保橋梁建設(shè)的順利進行。

參考文獻：

[1]周偉平，GPS 技術(shù)在公路橋梁測量中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（5）.

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