铁路施工控制网中GPS测量技术的运用及实践要点分析

宋洪涛

【摘要】通常情况下，道路桥梁有着较为复杂的建设环境，在具体勘测过程中，即使选择的仪器较为合理，但是却没有地方安放，这样测量的准确性就可能出现偏差。GPS 技术具有一系列的优势，因此得到了较为广泛的应用。通过实践研究表明，将其应用到公路桥梁施工控制测量中，可以显著提升测量效果。本文首先对GPS 技术做了概述，然后详细阐述了GPS 技术在公路桥梁测量中的应用，最后探讨了GPS 技术应用于公路控制测量的发展前景。

【关键词】公路桥梁；施工控制测量；GPS技术

GPS技术具有全天候、精度均匀等优点，且选点埋石比常规方法更具灵活性，在工程控制测量中已经广泛采用。地铁施工控制网建立的主要目的是为地铁各部位的施工放样以及地铁施工完成后的运营监测提供基准，因此地铁施工控制网的质量将直接影响到工程的总体质量。主要的问题，在目前的技术条件下采用何种建网方法才能更经济、有效地建立地铁施工控制网；建网方式选定后，还需要考虑存在哪些因素，对控制网精度产生影响。

1 GPS 技术概述

1.1 GPS 技术的技术机理

GPS 的技术基础是卫星系统的三维定位功能，其系统组成可以分为两部分，分别是天空中 24 颗 GPS 卫星组成的卫星群和地面上主控站、注入站、监测站、通信辅助系统共同构成的地面监控系统。用户可以通过 GPS 接收机、专业的数据处理软件等设备连接上述系统，获取公路控制测量所必须的坐标。由于这些用户设备的体积相当小，而且基本没有太多的使用限制就能获得精确的数据，所以能极大地优化公路控制测量的过程和结果。

1.2 GPS 技术的技术特征

GPS 技术应用于控制测量时具有多方面的技术特征，总体来说可以分为如下七种：第一特征是极高的定位精度，目前常用的双频 GPS 接收机在短距离内的测量精度不输传统的红外仪，而且在长距离下的测量精度远胜红外仪；第二特征是能提供的坐标具有三维特征，能应用于高程测量；第三特征是能实现全天候作业，不受气候变化影响；第四特征是测站要求低，不需要彼此通视；第五特征是观测速度快，观测时间通常只有半小时左右；第六特征是操作简单，只要完成选点定位和天线对中，其他如观测、数据处理等步骤都可以通过电子系统自动完成；第七特征是功能全面，除定位导航外还能实现测时、测速等功能，有助于公路工程多方面作业的联动化。

2 GPS 技术在公路桥梁测量中的应用

2.1在控制测量中的应用

因为公路和桥梁自身方面的特点，公路桥梁施工控制网边长通常比较长，尤其是跨越一些大江大河时使用到的特大型公路和桥梁，其更是具有跨度非常大的主要特点，那么这个特点也就给相对传统的测量方法增加了很大难度。伴随跨海大桥的研发和出现，GPS技术更能够体现其不可替代的优越性，因此运用 GPS 定位方法要比用传统定位方法进行测量作业更加具有优势。运用 GPS 定位技术的静态定位法，在进行公路桥梁控制网的测量作业中，因为其并不受到外界环境的干扰，因此可以大大缩短了室外作业的观测时间，最终显著提高了工作效率。

2.2在施工测量中的应用

依照相对传统的施工技术手段，对于水中墩的定位测量通常需要采用前方交会技术进行。但是对于一些有的大桥，其中一些桥址所处的江面比较开阔，因此这会无形中给交会测量带来了比较大的困难。那么在这种情况之下，采用 GPS 动态定位技术（RTK 技术）便能够很好地发挥出了其不可估量的显著优势。

在此基础上，RTK（RealTimeKinematic）定位技术是现阶段一种实时动态的测量与定位技术，其是以载波相位观测量技术为依据的实时差分 GPS 定位技术。在公路与桥梁测量作业中采用上述方法，需要在水中墩定位之时于基准站上安置好一台 GPS 定位接收机，对于其所有能够观测到的 GPS 定位卫星还需要进行连续观测，并且将其观测到的数据最终通过无线电传输到设备中，实时地发送到在定位船上进行移动观测（1～3s），最终再传至 GPS 接收机中，这样也就可以实时得出了该点的三维定位坐标，其精度可以达到 2～5cm。

2.3GPS 高程控制测量

GPS 定位技术可以使用高精度来最终获取点与点之间的大地高度之差。再一次将它们转化成为适合于当前施工测量作业的正高度差过程中，作业人员还需要重点注意大地水准面的异常性更改现象。这类转换由于其重力测量信息等方面因素的影响，一般都采取了 GPS 水准法，运用同名点中的相应正高以及 GPS 大地高，通过一系列数学计算模型取得其相互之间的高度差转换关系。

2.4工程实例

2.4.1实际工程中的 GPS 平面测量

本文以某高架桥为例。它有着较为复杂的地质条件，地势低洼，主要是软土层，厚度在50 m以上；在这样特殊的地理环境下，对控制测量提出了较高的要求；利用 GPS 技术来测量施工地点，在对控制网进行布设的过程中，就需要科学考察桥梁施工的特点以及施工便道以外的环境条件。我们利用边连接的方式来设计 GPS 控制网络。结合本工程的具体情况，将 20 对左右的 GPS 施工控制点布设于现场，在静态相对定位中，采用的是接收机。在观测过程中，有 4 颗以上的同步观测卫星，高度角在 15°以上。本次观测一共持续了三天左右，获得了 400 多条基线。粗差探测过所获得的观测基线之后，粗差问题就不会存在。会有几何图形形成于卫星星座和观测站之间，强度在 5°以内，这样在 GPS 控制网中，先验和后验获得基本相等的误差。

2.4.2GPS 高程控制测量

在测量大地高差时，采用的是 GPS技术，可以对搞定杜点进行获取，然后对其转化，就可以将正高值求出来，那么就需要结合具体情况，来更正大地水准面。

3 GPS 技术应用于公路控制测量的发展前景

第一，GPS 测量高精度、全天候、无距离限制、无环境限制的特征令其可以满足复杂地形和植被茂密地形的测量作业，这对山区公路的控制测量是极为有利的，有助于我国公路网的进一步拓展。

第二，GPS 控制测量全程基本都依赖仪器作业，这大大抑制了公路控制测量工作中人为因素引起的误差。只要针对这方面进行进一步的自动化发展，令放点布网、观测记录、数据预处理、平差计算等步骤实现自动联动，完全消除人为误差就有可能实现，令测量质量更加完美。

第三，GPS 控制测量的 RTK 技术模式有很大的应用价值，值得进一步应用普及。这种技术应用对特定位置的三维空间定位非常准确，能得出精確化、动态化的空间三维坐标，因此对隧道、桥梁等公路特殊路段的定位布点有非常好的应用能效。只要进一步应用 GPS-RTK 技术，点位测量、中桩测量、放样等工作都能实地实时进行，大大提高工作效率。

4 结束语

鉴于GPS的高准确度，在以后的公路桥梁的建设上，除了完成必要的通畅要求，我们可以运用GPS的相关功能营造其美观，使之更具有现代化特征，给未来建筑一种清新的感觉。我国应该加强卫星的发射建立自己的全球GPS体系，一旦没有外国的帮助，我们也能自己通过卫星通晓全球。

参考文献

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[2]梁会议.GPS-RTK技术在地籍测量中的应用[J].地理空间信息，2009（04）

[3]顾民贵，徐桂花.GPS在工程施工控制测量中的应用[J].科技信息，2008（36）