許昌波　楊麗香

摘要 ：本論文首先對GPS定位系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn)進(jìn)行了說明，然后分析并闡述了GPS定位技術(shù)在橋梁施工測量中的具體方法和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 ：GPS定位 橋梁施工 測量

一、前言

GPS（Global Positioning System）即全球定位系統(tǒng)，是由美國國防部研制的借助于分布在空中很多個GPS衛(wèi)星確定地球表面點(diǎn)位置的一種新型定位系統(tǒng)。GPS定位技術(shù)建立控制網(wǎng)與常規(guī)方法相比：自動化程度高、全天候、高精度、定位塊、靈活、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，而得以廣泛應(yīng)用。

二、GPS定位系統(tǒng)組成與應(yīng)用特點(diǎn)

1、GPS系統(tǒng)組成

（一）空間部分

GPS空間部分由24顆GPS工作衛(wèi)星均勻分布在6個傾角為55°的軌道上做繞地球運(yùn)行，確保從地球的任何地點(diǎn)、時刻都能觀測到至少4顆衛(wèi)星；GPS衛(wèi)星發(fā)射有用戶用來定位、導(dǎo)航的導(dǎo)航電文及測距碼等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（二）用戶部分

用戶設(shè)備（氣象儀、計(jì)算機(jī)等）、數(shù)據(jù)處理軟件、GPS接收機(jī)是GPS用戶組成部分，作用是接收并利用GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號進(jìn)行導(dǎo)航定位。我們所說的GPS就是指用戶部分。

（三）地面控制部分

主控站（1個）、監(jiān)測站（5個）、注入站（3個）是地面控制的組成部分。監(jiān)測站主要負(fù)責(zé)連續(xù)跟蹤觀測接收到的衛(wèi)星訊號，提供主控站觀測數(shù)據(jù)；主控站主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、對系統(tǒng)進(jìn)行管理，并將處理后的數(shù)據(jù)傳送至注入站；注入站負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)存入相應(yīng)衛(wèi)星存儲器。

2、GPS定位技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

GPS系統(tǒng)定位技術(shù)具有全天候、高效率、高精度、操作簡單、自動化快速定位，應(yīng)用廣泛，具有多功能等特點(diǎn)。實(shí)踐證明：GPS-RTK技術(shù)僅需幾秒鐘獲取固定解算精度的前提下，就可實(shí)現(xiàn)厘米級精度作業(yè)。隨著GPS系統(tǒng)解算軟件的不斷改進(jìn)和更新，GPS能同時實(shí)現(xiàn)測站點(diǎn)三維坐標(biāo)的精確測定；GPS接受機(jī)也越來越小，更加輕便，大大降低了勞動強(qiáng)度。

三、GPS定位技術(shù)在橋梁施工測量中應(yīng)用的具體方法

1、準(zhǔn)備工作

（一）對待測區(qū)進(jìn)行勘察，并收集相關(guān)資料

主要調(diào)查當(dāng)?shù)氐目刂泣c(diǎn)分布情況、交通情況、水文分布情況、植被情況、以及當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)俗民情等。相關(guān)資料包括待測區(qū)的地形圖，各類控制點(diǎn)成果以及與之有關(guān)的地質(zhì)、交通、氣象、通信等方面的資料。

（二）選擇接收機(jī)型號并檢驗(yàn)

一般小于20公里點(diǎn)位情況良好，宜采用單頻接收機(jī)，反之，選用雙頻接收機(jī)。接收機(jī)性能的檢驗(yàn)主要有：一般檢驗(yàn)，主要檢查接收機(jī)各部件及其附件是否完好，使用手冊等相關(guān)資料是否齊全等；通電檢驗(yàn)，主要是檢驗(yàn)接收機(jī)通電后有關(guān)信號燈、按鍵、顯示系統(tǒng)和儀表的工作情況；實(shí)測檢驗(yàn)，主要檢驗(yàn)方法為標(biāo)準(zhǔn)基線檢驗(yàn)。

2、外業(yè)測量工作

（一）合理選點(diǎn)

每點(diǎn)最好能與其中某一點(diǎn)通視，應(yīng)選擇在上空開闊、視場內(nèi)周圍障礙物的高度角小于15°，以免信號被遮擋或吸收，影響觀測質(zhì)量。要遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源和高壓電線等，其距離應(yīng)大于200m，以免電磁場對信號的干擾。

（二）埋設(shè)標(biāo)志

GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)具有標(biāo)志的標(biāo)石，以精確標(biāo)志點(diǎn)位，點(diǎn)的埋設(shè)必須堅(jiān)固以利于長久保存與利用，并做好記錄。

（三）外業(yè)觀測

外業(yè)觀測工作主要包括：安裝天線、觀測作業(yè)和觀測記錄等。天線利用三腳架安置，天線底板上的圓水準(zhǔn)器氣泡必須居中，天線的定向標(biāo)志應(yīng)指北。觀測作業(yè)就是獲取所需要的定位信息和觀測數(shù)據(jù)。觀測記錄由GPS接收機(jī)自動進(jìn)行，觀測者應(yīng)做好記錄。在測量的過程中，應(yīng)嚴(yán)格限制高頻及對講機(jī)等無線電波的使用，避免環(huán)境對信號的干擾，從而提高GPS本身的定位精度。

四、GPS定位技術(shù)在橋梁施工測量中的應(yīng)用

1、在水中進(jìn)行橋墩交會的定位

在進(jìn)行橋梁施工前必須要進(jìn)行橋墩交會定位，按照傳統(tǒng)的施工方法普遍采用前方交會法進(jìn)行，然而有些大橋的施工處江面海面比較開闊，無疑給橋墩交會增加了難度。GPS動態(tài)定位（RTK定位技術(shù)），通過載波相位測量為依據(jù)的實(shí)時差分GPS測量技術(shù)發(fā)揮了不可估量的優(yōu)勢。實(shí)時動態(tài)定位（RTK）系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動站組成，其工作原理是取點(diǎn)位精度較高的首級控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，安置一臺接收機(jī)作為參考站，對衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，流動站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號的同時，通過無線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測數(shù)據(jù)，然后計(jì)算機(jī)根據(jù)相對定位的原理實(shí)時計(jì)算顯示出流動站的三維坐標(biāo)和測量精度。采用這種方法進(jìn)行水中橋墩定位時，只需要在基準(zhǔn)站安裝一臺GPS接收機(jī)，這樣用戶可實(shí)時監(jiān)測待測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，精度可達(dá)1～2cm。

2、橋梁塔柱施工中的應(yīng)用

目前許多大型斜拉橋塔柱的高度也在不斷增加，這就使得控制斜拉橋塔柱的斜率成為了確保橋梁質(zhì)量的關(guān)鍵性問題，而且橋梁索塔間的跨度大，水位深，如果要按照傳統(tǒng)方法很難進(jìn)行精確測量，過去采用常規(guī)的放樣方法很多，一般要放樣一個設(shè)計(jì)點(diǎn)位時，往往需要來回移動目標(biāo)，需要2～3人共同進(jìn)行操作，而且有時在放樣過程中對于遇到的一些困難的情況還必須借助于很多方法解決后才能進(jìn)行放樣，因此需要在橋梁施工的過程中利用GPS定位技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)放樣。

GPS定位技術(shù)在泉州晉江大橋建設(shè)中進(jìn)行了嘗試和驗(yàn)證。大橋由主橋、南北引橋及南北互通立交組成。利用RTK技術(shù)放樣時，僅需要把設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位坐標(biāo)輸入到微型計(jì)算機(jī)中，測量人員帶著GPS接收機(jī)，當(dāng)測量人員走到相應(yīng)的測量地點(diǎn)時，GPS接收機(jī)會自動提醒，這樣既迅速又方便，由于GPS是通過坐標(biāo)來直接放樣的，而且精度很高也很均勻，因而在外業(yè)放樣中效率會大大提高，且只需一個人操作。實(shí)踐證明，利用GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行測量得到的結(jié)果是準(zhǔn)確可行的。

3、在控制測量中的具體應(yīng)用

根據(jù)橋梁自身的特點(diǎn)，橋梁施工控制網(wǎng)的范圍普遍很大，特別是一些跨江河跨海的特大型橋梁，其巨大的跨度給測量帶來了很大的困難，例如：福建莆田東吳大道羅嶼特大橋位于湄洲灣海域，跨越羅嶼海峽，橋梁設(shè)計(jì)為城市主干道海上特大橋，橋梁全長749米，兩側(cè)引道394米，總長1143米，最大水深約22.5米，設(shè)計(jì)為雙向四車道，其中橋面寬度為22.5米。規(guī)模浩大，海面遼闊，受潮汐影響，海峽中央無控制點(diǎn)，如按照傳統(tǒng)方法進(jìn)行測量根本無法確保結(jié)果的精確性，所以應(yīng)推廣使用GPS定位技術(shù)的靜態(tài)定位法進(jìn)行橋梁控制網(wǎng)的測量。這種測量方法是通過GPS接收機(jī)在每一個流動站進(jìn)行靜止的觀察測量。在進(jìn)行觀測的過程中，GPS接收機(jī)還能夠同時接收基準(zhǔn)站和衛(wèi)星的同步觀測數(shù)據(jù)，實(shí)時計(jì)算整周未知數(shù)和用戶站的三維坐標(biāo)，如果解算結(jié)果的變化趨于穩(wěn)定，而且計(jì)算精度能夠滿足設(shè)計(jì)要求，便可以結(jié)束實(shí)時觀測。一般應(yīng)用在控制測量中，如控制網(wǎng)加密；若采用常規(guī)測量方法，如使用全站儀測量，受客觀因素影響較大，在自然條件比較惡劣的地區(qū)實(shí)施比較困難，而如果采用RTK技術(shù)可起到事半功倍的效果。

五、結(jié)束語

GPS定位系統(tǒng)在公路工程、高速公路建設(shè)、跨越江河、大海特大型橋梁工程、市政建設(shè)等方面，已經(jīng)取得了大量成功的經(jīng)驗(yàn)，對工程項(xiàng)目建設(shè)的各個方面都具有十分重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉雙海.GPS定位技術(shù)在橋梁施工測量中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究.2011.