简析GPS技术在道路桥梁工程测量中的运用

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  摘要:路桥施工的时候,会受到不同因素的干扰,使其施工质量受到影响。工作人员应该强化工程测量,使路桥工程在施工的时候每个环节都可以有序开展,这样可以很好地确保路桥施工质量,提高工作速度。GPS技术在工程测量中是相当关键的,有着很多优点,可以保证路桥工程的经济效益。在路桥工程建设的过程中使用GPS技术,可以很好地确保工程建设的质量。GPS技术有着非常好的功能,它可以使测量结果非常精确,还可以很好地避免别的因素的作用,保证道路桥梁工程测量的质量,从而为道路桥梁工程建设提供可靠的数据依据,把GPS技术应用到路桥施工测量中是非常有意义的。
  关键词:GPS技术;道路桥梁工程;测量;应用
  在道路桥梁工程测量GPS技术能够提供准确的点、线、面三维坐标。而且在使用过程中还具有自动化、高效益等优点能够有效提高道路桥梁工程测量工作效率。随着我国经济的发展,道路桥梁工程测量工作也逐渐成熟,而利用GPS技术能有效扩宽道路桥梁工程测量工作的发展深度,从而促进我国道路桥梁工程测量事业的快速发展。
  1、GPS技术及其优点
  GPS是英文Global positioning system的缩写,翻译成中文就是全球定位系统。这个技术是由子午仪卫星定位系统发展而来的,这个系统1964年投入使用,使用5到6颗卫星组成的星网工作,不能给出精确的信息,在定位准确度方面也不是很理想。但是这个系统使得研发部门对卫星定位取得了初步经验,并验证了卫星系统进行定位的可行性,为GPS的研制做好了铺垫。
  最初的GPS计划在美国联合计划局的指导下诞生了,这个方案把24颗卫星放到互成120o的三个轨道上。每个轨道上有8个卫星,地球上任何一个地方都可以观测到6~9颗卫星。这样,粗码精度能够达到100m,精码精度是10m。因为预算压缩,GPS计划不得不减少卫星发射数量,改成把18颗卫星分布在互成60o的6条轨道上,但是这个方案使得卫星可靠性无法得到保障。1988年,又进行了一次修改:21颗工作卫星与3颗备用卫星工作在互成60o的6条轨道上,这是GPS卫星所使用的工作方式。全球定位系统是以全球24颗定位人造卫星为基础,向全球各地全天候提供三维位置、三维速度等信息的系统。
  GPS的接收设备可以通过测量无线电的传输时间,确定传输距离从而确定位置。这个技术的应用主要依靠GPS卫星还有用户接收天线运作。
  在工程测量的过程中使用GPS技术能够有效的保证测量数据的完整性,具有非常广泛的应用。GPS技术能够有效的减少外界因素对工程测量带来的影响,降低气候对数据测量产生的影响,提高工程测量的准确度,保证工程测量数据的可靠性。GPS测量技术主要是通过地面控制以及用户设备形成的,使用者使用该技术对道路桥梁进行测量能够实现全天候全地形的工程测量,极大的满足了道路桥梁建设工程的实际需要,使得道路桥梁工程的施工组织管理和施工顺序能够得到有效的提升。
  GPS技术是以卫星定位原理为基础的,所以,把这个技术应用到路桥工程测量中,可以不用考虑时间、天气等因素,因此,把这个技术应用到路桥工程测量中是很恰当的。与以前的测量方法比较,这个技术有着非常好的应用性,特别是在测量对象的定位方面。经验证明,这个技术的应用在路桥工程测量中能够卓有成效地提高工作速度。使以前的测量程序变得简单,使测量时间减少。这是因为这个技术有着非常好的测量功能,通过电脑绘图软件测量对象区域地形图绘制的时候,这个技术能够对测量对象加以立体数据的测量,加上测量数据结构,能够绘制测量对象在区域的平面图。
  2、GPS技术在路桥工程测量中的应用
  2.1在道路桥梁测绘控制网中的应用
  测绘控制网在路桥工程中是非常重要的,它的准确性直接关系到路桥工程测量的质量,一般,在测绘控制网中,准确度要求非常高的叫做一級控制网。
  经常用到的路桥工程测绘工作方法是边角法。这种方法无法应用于大范围的测绘工作,它在大范围测绘中,准确度会下降。使用GPS技术可以弥补这个缺陷,大大提高测绘工作的准确度。
  与别的定位技术比较,RTK技术的准确度非常高,可以非常方便地处理数据,操作简单。RTK技术可以很好地减少工作的时间。
  在路桥定位中,使用GPS技术是相当重要的,不仅可以确保测绘工作的高速度,还可以提供非常精确的数据,从而为路桥工程的施工做好铺垫。
  2.2变形监测
  路桥施工环境非常复杂,可变因素非常多,使其测绘难度非常大,使其变形检测难度非常大。使用GPS技术可以很好地使变形检测难度降低,使监测结果特别精确。
  在大型建筑工程内外部都安装GPS接收端能够对大型建筑工程的里面和外面都进行监测。即使出现形状变化,工作人员也可以很快掌握变形情况,并加以解决。
  桥梁经过长时间的使用,会出现各种结构方面的破坏,原因有种类型:人为因素和自然因素。人为因素是没有正确维护、车祸事故等。自然因素是地震、风暴等。这些因素都使桥梁的承载力下降,使运营不安全。使用GPS技术来做路桥工程的变形监测是很好的。
  2.3在监督验收中的应用
  在路桥建设的时候,建立单位以及工程建设主管机构应该对建设中的项目进行检查,还要在竣工后进行验收,这些都需要GPS技术的支持。GPS可以提供非常准确的三维坐标数据,还有很多测算软件,这些功能是别的测量方法所不具有的。工程完成后,业主可以把工程完成后GPS实测的详细信息和工程开工前的数据加以比较,看有没有达到竣工验收的标准,把数据信息备案以供以后参考。
  3、GPS RTK的误差特性和控制方法
  当前,不利于GPS技术发挥效果的关键因素有:第一,施工环境使得GPS接受信号受到干扰,可以观测到的卫星数量不多,图形发生形状变化。第二,多路径效应使得GPS定位准确度下降。第三,定位的准确度和观测的时间发生冲突,特别在信号不强的条件下,冲突非常明显。第四,桥梁工程的GPS实施动态监测体系非常难实现。为了很好地提高GPS定位的精确性,施工的时候应该使用性能良好、可以减弱多路径效应的接收设施。改良施工方案,为GPS测量制造非常好的观测条件。使用GPS测量技术和以前的地面测量技术结合的方法。   3.1与仪器和干扰有关的误差
  多路径误差。这是一种非常严重的误差。这种误差是由天线四周的环境造成的。这种误差通常是几厘米,高反射条件下会超过10cm。这种误差可以通过下面的方法加以削弱:选择地形开阔、没有大面积反射面的点位。采用有削弱多径误差的天线。基地站四周辅设吸收电波的材料。
  信号干扰。信号干扰是由很多原因造成的。为了减轻电磁波辐射的影响,应该在选点的时候远离干扰源,如雷达设备、高压线等。与无线电发射台的距离应该大于200m,与高压线的距离应该大于50m。在基地站削弱无线电噪声的最好的方法是连续监测全部可见卫星的周跳和信噪比。
  3.2与距离有关的误差
  这种误差基本上都可以用多基准站技术进行消除,但其残余部分会随着到基地站距离的加大而加大。
  轨道误差。当前,轨道误差仅仅有几米,其残余的相对误差影响大约是1PPM,对于短基线來说,对结果的影响非常小,对20~30Km的基线会达到几厘米。
  电离层误差。电离层使得电磁波传播延迟从而造成误差,其延迟强度和电离层的电子密度有着非常密切的关系,使用这种方法可以使电离层误差得到消除:使用双频接收机把L1和L2的观测值进行线性组合来消除电离层的作用。使用多个观测站一起观测求差。通常RTK技术都考虑了上面的因素以及办法。
  4、GPS技术在道路桥梁工程测量中的发展前景
  随着我国经济的发展,道路桥梁工程的建设规模也在逐渐扩大。但是市场经济的发展必然会给道路桥梁测量工程增加难度。而且近年来高质量、高等级、结构复杂的道路桥梁工程越来越多。在科学技术发展的背景下,只有不断利用新技术提高道路桥梁工作的测量质量才能真正促进我国交通行业的发展。而GPS技术的产生和发展正为道路桥梁工程的测绘工作提供了可能。目前,GPS技术已经被广泛应用在道路桥梁工程测绘工作中,而且其精度高、适应性强的特点也极大地改变了道路桥工程测绘工作方式。尤其是对于一些地形复杂、环境恶劣的道路桥梁工程来说,应用GPS技术会更加方便、快捷。而且GPS技术不仅能进行全天候的精密定位能力,还具有很强的抗干扰性,能够保证道路桥梁工程测绘质量。在数字化、自动化等技术逐渐发展的背景下,GPS测绘工作会更加数字化,既能够进行数据采集、图形处理,也能够建立专业的地理信息数据库,为专业工作人员提供必要的数据依据。另外,GPS测绘工作也会更加集成化。如GPS接收器与电子全站仪、测量机器人集成,这种智能化的控制方式更能提高道路桥梁测量工程质量,即便是地形复杂、气候多变的环境也能够进行精确的测量,从而使我国道路桥梁网更加完善。
  5、结束语
  随着我国社会的进步,路桥工程测量工作也已经成熟,GPS技术有着很多优点,可以提高测量的质量,提高路桥工程的质量。把GPS定位技术应用在桥梁施工测量中是桥梁测量工程的一个重大发展。随着时间的推移,GPS技术的发展趋势将会更加科技化、网络化、集成化、智能化,能够让广大的用户得心应手,效率更高,将GPS运用到道路和桥梁的建设中,使施工更简便、更准确、更高效,竣工检查更公平,更有说服力,为我国的现代化建设提供新的动力。
  参考文献:
  [1]李俊.浅谈GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用[J].建材与装饰,2017,(09):268-269.
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  [3]孟祥妹,赵振东.GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用[J].科技创新与应用,2014,(36):239.
  (作者单位:河南长城铁路工程建设咨询有限公司)
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