王 繼

（菏澤市公路規(guī)劃設計院，山東 菏澤 274000）

0 引言

新形勢下，城市化建設步伐不斷加快，道路橋梁的建設數(shù)量也在不斷攀升。路橋工程測量屬于路橋設計及施工的關鍵環(huán)節(jié)，但是測量工作受到外界環(huán)境的影響較大，傳統(tǒng)定位和傳統(tǒng)測量技術已經(jīng)無法滿足路橋工程建設的要求。在科學技術的推動和發(fā)展下，GPS技術在路橋工程測量中的應用日益廣泛，其不僅可以滿足現(xiàn)代化路橋建設施工測量要求，還能提升路橋施工建設測量數(shù)據(jù)的精準程度，提升測量效率，從而提升路橋項目建設的整體質(zhì)量[1]。本文針對GPS測量技術在路橋工程項目測量中的應用和發(fā)展趨勢進行分析。

1 GPS測量技術在路橋工程測量中的應用優(yōu)勢與目的

1.1 GPS測量技術的應用優(yōu)勢

1.1.1 不受時間和地點限制

在路橋工程測量中，與傳統(tǒng)的測量手段相比，GPS測量技術能夠擺脫路橋工程測量在空間和時間方面的局限，主要是因為目前衛(wèi)星系統(tǒng)基本已經(jīng)覆蓋了全球各個地域，使得GPS測量技術能夠適應不同的測量需求，可以在任意時間進行定位和應用。

1.1.2 不受天氣因素影響

在路橋工程測量中，與其它測量技術相比較而言，GPS測量技術可以使路橋工程測量工作不受天氣因素的限制。即便在惡劣的天氣狀況下，GPS測量技術也可精準地進行位置確定，確保測量工作的順利進行。

1.1.3 具備實時定位功能

開展路橋測量工作的過程中，相對于其他技術手段來說，GPS測量技術的應用能夠隨時隨地對所處區(qū)域的具體位置進行定位。比如實際定位測量中，如果使用的是子午衛(wèi)星系統(tǒng)，通常需要較長的時間才能確定用戶所處的具體位置。但是應用GPS測量技術以后，則能夠短時間內(nèi)完成定位，并及時將定位結(jié)果反饋給技術人員，方便工作人員的觀測，應用的時效性顯著[2]。

1.1.4 無需開展通視操作

路橋項目在施工過程中，如果需要進行測量，通常情況下會安排專業(yè)的員工利用傳統(tǒng)技術手段，實現(xiàn)點對點的通視操作后才能進行測量，再依據(jù)工程建設情況開展實際測量。但是通過GPS測量技術的應用，可省略點對點通視，只需要保證每一個測量點可正常接收衛(wèi)星信號，便能夠?qū)崿F(xiàn)定位并開展測量。以此可知，GPS測量技術不但能夠有效加快測量的速度，實現(xiàn)成本的節(jié)約，還可以有效提升測量的質(zhì)量和效率。

1.2 GPS測量技術的應用目的

GPS測量技術應用于路橋工程測量時，通常會從靜態(tài)和動態(tài)兩個維度進行應用。動態(tài)應用，主要是在衛(wèi)星系統(tǒng)的支持下完成測量，GPS的動態(tài)功能能夠利用地面進行放樣，及時搜集工程測量中所需的數(shù)據(jù)資料，從而為三維坐標的確定奠定基礎。靜態(tài)功能，應用的基礎是衛(wèi)星信息，可有效的對測量位置的三維坐標進行確定。因此，在具體應用過程中，技術人員要以工程項目的實際情況為基礎，根據(jù)路橋項目的具體測量需求進行動態(tài)和靜態(tài)方式的選擇[3]。

1.2.1 進行控制測量

通常情況下，在路橋項目測量工作中使用GPS技術時，技術人員需要對工程項目的具體狀況進行科學分析，確定測量過程是動態(tài)方式還是靜態(tài)方式。若建設的路橋工程規(guī)模較大，在進行工程測量時，需要先構(gòu)建出完善的控制網(wǎng)絡，并保證其具有較高的精密度。在對工程項目開展測量的過程中，技術人員要優(yōu)先選擇靜態(tài)方法[4]。與之相反，若是建設的路橋工程為一般的路橋項目，并且工程項目對于測量的精度要求不高，那么技術人員可以選擇動態(tài)方式。在GPS測量技術應用過程中，技術人員要全面分析測量數(shù)據(jù)信息的時效性，從而保證測量的精準度。因此在實際測量工作中，技術人員一旦獲取與工程項目實際精度要求相符的數(shù)據(jù)以后，就可以終止測量?？刂茰y量的原理見圖1所示。

圖1 GPS測量技術控制測量原理

1.2.2 測繪大比例尺地圖

開展路橋工程施工建設的過程中，編制地形圖十分關鍵。施工人員在編制地形圖時，必須與路橋工程建設實際情況相結(jié)合，確定編制方法和合適的比例。傳統(tǒng)的測量方式不僅需要投入大量的資金及人力，而且工作量也比較大，最終也無法保證項目測量的精準度。而將GPS技術應用于工程項目測量中，不僅能夠?qū)崟r的獲取所需的數(shù)據(jù)信息，而且能減少工作量，提高測量效率。比如，大比例尺地圖測繪過程中，要對工程沿線區(qū)域進行測量，GPS測量技術的停留時間通常為1～2min，在這停留時間內(nèi)，能夠及時獲取觀測點的數(shù)據(jù)參數(shù)，并對其屬性進行分析，確定其位置特征，從而繪制出完善的地形圖[5]。

2 GPS測量技術的應用實例

路橋工程施工建設中，GPS測量技術發(fā)揮了關鍵性作用，可以促進道路橋梁施工技術水平的提升，滿足道路橋梁施工發(fā)展需求。比如，某路橋項目路線全長約32.45km，道路紅線寬50m，雙向6車道。全線共新建立交3座，橋梁8座，隧道3座，下穿通道1座，過路通道涵4道，排水涵洞14道，結(jié)合相關規(guī)劃沿線設置雨水、污水、照明等市政管線。為保障施工質(zhì)量，采取GPS技術進行測量。

2.1 建立GPS平面控制網(wǎng)

依據(jù)國家D級GPS網(wǎng)布設的要求，必須確?？刂凭W(wǎng)平面控制精準度。依據(jù)國家D級GPS網(wǎng)布設情況，一級導線以加密形式干預，該項目地形圖繪制中比例尺應為1∶500，在高級控制點位置閉合。進行GPS控制點布設時，共計設置18個控制點，其中9個點對，彼此相鄰點之間的距離為3km，對4個國家控制點進行聯(lián)測，已知的4個點參與平差，具體見圖2。

圖2 GPS控制網(wǎng)示意圖

2.2 埋設點位標志

以不銹鋼制造GPS標志，應用C30混凝土，在堅硬的巖石上埋設，應用埋置鋼筋混凝土樁的形式在無巖石低端干預，具體見圖3所示。

“是的！”高個子外星人開心地轉(zhuǎn)了一圈，“我很喜歡現(xiàn)在的樣子，當然我也不會忘記‘人’的感覺。怎么樣，你也要留下來了吧？”

圖3 GPS標志示意圖

2.3 開展外業(yè)觀測

該測量項目中，應用雙頻GPS接收機進行觀測，其型號為AshtechZ-12，數(shù)量共計8臺。開展GPS控制網(wǎng)的干預，選擇靜態(tài)觀測方式，觀測時長為45～90min，主要的觀測技術參數(shù)見表1所示。

表1 GPS觀測基本技術參數(shù)

2.4 完成基線計算

以隨機軟件對數(shù)據(jù)進行預處理，其中共計30個閉合環(huán)，6個同步環(huán)，24個異步環(huán)。這些同步閉合環(huán)之中，相對誤差值在1.6～2.4ppm之間，異步環(huán)之中，1.8～6.1ppm，應用GPS ADJ對平差計算網(wǎng)的平差進行計算，應用平面坐標系統(tǒng)（國家統(tǒng)一標準）測量線路，計算過程中，對具有顯著問題的基線開展計算，平差約束選擇國家級4點方式開展。三維無約束平差WGS-84坐標系中，0.16～0.59cm均為三維基線平均相對誤差水平，0.01～0.29cm為二維平差之中的誤差水平；0.1810～2.1187為高程擬合RMS，第三及第四水準測量精準度指標必須與精度指標適應。采用平差計算后顯示，GPS控制網(wǎng)精度高達4等GPS網(wǎng)點精準度要求，其與線路測量需求相適應。

3 GPS測量技術在路橋工程測量中的發(fā)展趨勢

目前，GPS測量技術在路橋工程測量中得到了很好的應用，也取得了良好的效果，為路橋工程施工質(zhì)量提供了有力的保障。但是，隨著越來越多的路橋工程所處環(huán)境更復雜、施工難度更大、質(zhì)量要求更高，對GPS測量技術也提出了更高的要求，促使GPS測量技術在動態(tài)定位模式測量和靜態(tài)定位模式測量兩方面不斷發(fā)展發(fā)展。

3.1 動態(tài)定位模式測量發(fā)展趨勢

我國線路勘測中，目前極少應用動態(tài)GPS定位技術，但這會成為路橋工程測量發(fā)展的重要趨勢，也就是說，今后在線路勘測中會越來越多地應用動態(tài)GPS定位技術，并將不斷提升動態(tài)GPS定位技術的勘測水準。分析動態(tài)GPS定位技術，主要從兩個角度體現(xiàn)其應用前景。

3.1.1 整合常規(guī)全站儀與RTK技術

RTK（Real Time Kinematic）技術就是載波相位差分技術，是建立在實時處理兩個測站的載波相位基礎上的。RTK技術測量的精準度非常高，具有定點速度快、誤差不積累、節(jié)省人力等特點。常規(guī)全站儀設站靈活，操作簡單，自動記錄，自動計算，但受地形和人為因素影響大。整合常規(guī)全站儀與RTK技術，在RTK技術的支撐下，將進一步促進常規(guī)全站儀觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的提升，可以減少地形和人為因素的影響，所以已經(jīng)在各個領域廣泛應用，比如野外觀測數(shù)據(jù)收集及中線測設。

橋隧開展維護作業(yè)時，整合GPS技術與RTK技術，可對橋隧的破損嚴重程度進行分析，不僅可以減少橋隧的維護成本，促進維護質(zhì)量，還屬于新型的勘測系統(tǒng)。也就是說，RTK融合常規(guī)全站儀，已經(jīng)成為線路測量技術發(fā)展的重點，可以提供可靠的參考數(shù)據(jù)輔助橋隧工程的維護和設計，有序開展竣工測量，實現(xiàn)橋隧維護施工的正?；透咝Щ?。

對GPS輔助航測成圖進行合理應用，科學地構(gòu)建模型。從航測成圖角度分析，常規(guī)測量方法所需的控制點數(shù)量均在5個左右，高程測量及橋隧平面位置測量所花費的資源也相對較多。但是在航測成圖應用GPS輔助的情況下，可以依靠GPS，對三維空間坐標準確測量并獲取，保障攝影中心數(shù)據(jù)的精準性，其需要的地面控制點數(shù)量也相對較少，可以對圖片開展動態(tài)化控制，縮減工作量[6]。

3.2 靜態(tài)定位模式測量發(fā)展趨勢

GPS技術應用于路橋項目測量時，靜態(tài)測量也是應用較多的一種方法。工程人員在應用靜態(tài)定位測量方法時，需要對三角點的焦點進行核對，實現(xiàn)加密測量的目的，這也是對路橋線路控制網(wǎng)進行測量的重要手段。針對工程項目測量的具體情況分析可以發(fā)現(xiàn)，大部分靜態(tài)測量模式都是從首級控制網(wǎng)出發(fā)，以實現(xiàn)控制網(wǎng)的控制和測量。從目前路橋工程測量的現(xiàn)狀來看，開展一般等級路橋工程測量工作過程中，時常是還未確定首級控制網(wǎng)所采用的測量手段及方法，便開展靜態(tài)測量工作。這樣在靜態(tài)定位測量應用的過程中，由于影響因素比較多，極易導致加密測量的三角點發(fā)生損壞。所以，針對三角點加密測量，必須要提前確定好首級控制網(wǎng)的測量手段及方法，這是十分關鍵的一項工作[7]。我國主要采取GPS靜態(tài)測量方式開展上述測量工作，也被叫做快速靜態(tài)定位模式。在應用過程中，各個流動站內(nèi)會統(tǒng)一布置GPS接收機，工作人員在開展靜態(tài)測量的過程中既可以同步接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，也可以同步傳輸接收機端的數(shù)據(jù)，從而解算出所需的三維坐標數(shù)值。由此可知，這一方法在實際應用時，可完全取代全站儀導線測量控制點加密工程，具有良好的應用價值。

4 結(jié)束語

綜上所述，當前我國科技水平不斷提升，經(jīng)濟迅猛發(fā)展，路橋工程建設需求不斷增大，對施工測量的要求也隨之提高。科學合理的應用GPS測量技術，可精準地定位，準確地測量，能夠提升測量工作效率，突破時間和空間的限制，且不受環(huán)境因素的影響，應用優(yōu)勢十分顯著。同時，將GPS應用在路橋測量中，可建立精準度較高的測量控制網(wǎng)絡，優(yōu)化測繪內(nèi)容，方便道路橋梁的施工建設。所以，相關單位及技術人員應深化GPS測量技術的研究，不斷提高GPS測量技術水平，使其在路橋工程測量中發(fā)揮更大的效用。