賀鐘良

勵(lì)精科技(上海)有限公司貴陽分公司

GPS技術(shù)在道路橋梁工程測量中的應(yīng)用分析

賀鐘良

勵(lì)精科技(上海)有限公司貴陽分公司

全球定位系統(tǒng)具備精密授時(shí)、高精度定位和系統(tǒng)容納用戶數(shù)量達(dá)等特點(diǎn)，因此廣泛運(yùn)用于道路橋梁測量工作中。全球定位系統(tǒng)在我國的應(yīng)用已深入氣象、水文、建設(shè)等各個(gè)領(lǐng)域。文章通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)RTK技術(shù)角度入手，指出在道路橋梁工程測量中，該技術(shù)有效運(yùn)用道路勘測、道路變形監(jiān)測以及施工放養(yǎng)等應(yīng)用。

GNSS；道路橋梁；工程測量；應(yīng)用分析

引言

GNSS的全稱是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System)，包括全球的、區(qū)域的和增強(qiáng)的，比如，美國的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以及相關(guān)的增強(qiáng)系統(tǒng)，如美國的WAAS、歐洲的EGNOS和日本的MSAS等。

1 全球定位系統(tǒng)

1.1 概述全球定位系統(tǒng)

全球定位系統(tǒng)是指是能在地球表面或近地空間的任何地點(diǎn)為用戶提供全天候的3維坐標(biāo)、速度和時(shí)間信息的空基無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)在我國測量工程領(lǐng)域范圍內(nèi)應(yīng)用十分廣泛。在基準(zhǔn)站和移動(dòng)站之前不需要通視，避免了遮擋帶來的經(jīng)濟(jì)損失；作業(yè)距離可達(dá)15km，覆蓋了VRS網(wǎng)絡(luò)地區(qū)；操作簡便，不存在誤差積累；不受氣候影響，可以進(jìn)行全天候作業(yè)。

1.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)由北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在軍事和民用領(lǐng)域應(yīng)用前景十分光明，具備的短報(bào)文通信功能，可一次性傳輸達(dá)120個(gè)漢字的信息；具備精密授時(shí)、高精度定位和系統(tǒng)容納用戶數(shù)量達(dá)的特點(diǎn)。

1.3 RTK技術(shù)特點(diǎn)

1.3.1 測量精度較高。RTK測量系統(tǒng)中的移動(dòng)站采用內(nèi)置的軟件控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，無需人工干預(yù)即可完成各種測量工作，不僅節(jié)約了人工成本，還降低由于人工參與而帶來的誤差，保證了測量精度。

1.3.2 作業(yè)要求較低。RTK技術(shù)應(yīng)用條件是：滿足電磁通視和對天基本通視。該項(xiàng)技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的限制、影響較小。與傳統(tǒng)測量方法比較，RTK技術(shù)可以有效解決由于地形復(fù)雜、地物障礙造成地區(qū)難以通視的問題。

1.3.3 數(shù)據(jù)安全可靠。全站儀在多次搬移后會(huì)出現(xiàn)誤差累積的現(xiàn)象，搬移次數(shù)越多，產(chǎn)生越大誤差；RTK技術(shù)有效避免了該問題產(chǎn)生，在一定作業(yè)半徑范圍內(nèi)，只要符合RTK基本工作條件，其測量平面精度和高程精度都可以完成測量需求。

1.3.4 作業(yè)效率高。在符合測量條件情況下，僅需一人即可應(yīng)用RTK技術(shù)，完成測量作業(yè)。此外，移動(dòng)站在搬移過程中即可獲得測量結(jié)果坐標(biāo)或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。該技術(shù)數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、處理、轉(zhuǎn)換能力強(qiáng)，信號以電磁波的形式與其它測量儀器進(jìn)行通信，大幅度提升了測量作業(yè)效率。

2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)道路橋梁工程測量應(yīng)用分析

2.1 道路橋梁測量應(yīng)用

2.1.1 道路勘測。道路勘測作業(yè)強(qiáng)度大且工作路線長，雖然早已采用電子全站儀等先進(jìn)測繪儀器，然而由于通視和作業(yè)環(huán)境影響，作業(yè)效率較低，大幅度延長了設(shè)計(jì)勘察周期。相對于傳統(tǒng)測量方法，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：定位精度高，不受距離長短和環(huán)境限制，適合地形條件復(fù)雜、互不通視的地區(qū)；對于山區(qū)道路建設(shè)，通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的RTK技術(shù)可完成高精度的高程測量；利用應(yīng)用北斗RTK技術(shù)，可實(shí)時(shí)獲得測量點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)。該技術(shù)適合線路、橋梁、隧道等工程的勘測。

2.1.2 道路變形檢測。傳統(tǒng)北斗RTK技術(shù)在實(shí)施過程需要在測站區(qū)域架設(shè)基準(zhǔn)站，初始時(shí)間較長，受距離影響測量誤差大，基線長度越大，誤差越大。為彌補(bǔ)傳統(tǒng)RTK技術(shù)缺點(diǎn)，通過構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)RTK來進(jìn)行誤差修正，從而確保測量不受移動(dòng)站與基準(zhǔn)站間的距離限制，通過在測量區(qū)域范圍內(nèi)建立多個(gè)均勻分布的連續(xù)觀測基準(zhǔn)站，融合測量數(shù)據(jù)，適用于道路橋梁變形監(jiān)測。

2.1.3 道路施工放樣。采用實(shí)時(shí)RTK測量時(shí)，只需將中樁點(diǎn)坐標(biāo)輸入到RTK電子手簿中，系統(tǒng)軟件就會(huì)自動(dòng)定出放樣點(diǎn)的點(diǎn)位。由于每個(gè)點(diǎn)測量都是獨(dú)立完成的，不會(huì)產(chǎn)生計(jì)誤差。放樣時(shí)，要輸入各主控點(diǎn)樁號，然后輸入起終點(diǎn)的直線段、方位角與緩和曲線的距離、圓曲線的半徑。此外，全部操作均由RTK電子手簿完成?，F(xiàn)階段，基于北斗的RTK技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)道路施工過程的點(diǎn)、曲線、直線放樣工作。通過定位三維坐標(biāo)直接完成施工放樣，精度很高，同時(shí)提高了施工效率。

2.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不足之處

2.2.1 提升關(guān)鍵技術(shù)。以公路測量為例，為保證北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在該領(lǐng)域的應(yīng)用程度更為范圍，要突出解決的關(guān)鍵技術(shù)主要包括基于“北斗”的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)高精度定位技術(shù)研究，多功能精密單點(diǎn)定位軟件系統(tǒng)的研制與開發(fā)，基于“北斗”的單基準(zhǔn)站差分、多基準(zhǔn)站局部區(qū)域差分與廣域差分技術(shù)等，致使提升定位結(jié)果的可靠性與精度，從而確保工程質(zhì)量。

2.2.2 強(qiáng)化政策引導(dǎo)。對于道路測量等測繪領(lǐng)域而言，“北斗”是我國地理信息產(chǎn)業(yè)的重要支撐。在推動(dòng)“北斗”產(chǎn)業(yè)化過程中，各級測繪地理信息行政主管部門應(yīng)該在市場準(zhǔn)入、安全監(jiān)管、質(zhì)量檢測和產(chǎn)品認(rèn)證等方面發(fā)揮好引導(dǎo)和主管作用。

2.2.3 提升科研實(shí)力。為加強(qiáng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的競爭力，要積極推動(dòng)面向行業(yè)應(yīng)用的工程研究中心、企業(yè)研發(fā)中心等創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)，支持科研院所和高等院校建立產(chǎn)、學(xué)、研、用相結(jié)合的“北斗”應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新體系，增強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)持續(xù)攻關(guān)能力。

結(jié)束語

綜上所述，全球定位系統(tǒng)在我國的應(yīng)用已深入氣象、水文、建設(shè)等各個(gè)領(lǐng)域。全球定位系統(tǒng)具備精密授時(shí)、高精度定位和系統(tǒng)容納用戶數(shù)量達(dá)等特點(diǎn)，因此廣泛運(yùn)用于道路橋梁測量工作中。文章通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)RTK技術(shù)角度入手，指出在道路橋梁工程測量中，該技術(shù)有效運(yùn)用道路勘測、道路變形監(jiān)測以及施工放養(yǎng)等應(yīng)用。

[1]趙家仁.探討GPS技術(shù)在橋梁工程測量的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2012，(13)：89-90.