道路橋梁工程中的GPS技術研究論文
【摘要】GPS在工程測量上具有很強的應用性，能夠很大程度上提高測量的精度、效率以及工程的質量，使道路和橋梁的測量更加準確，方便，快速；同時它還能夠進行監測工作，保證施工過程能夠更準確、更高質量的進行，從而避免出現不必要的質量缺失。本文詳細介紹了GPS測量技術的原理，重點討論在道路和橋梁施工測量中如何提高對GPS的運用。
【關鍵詞】道路橋梁；測量；GPS；探討
1GPS技術概述
1.1概念及發展現狀
在當前的工程建設領域，我們已經開始將GPS技術運用到道路與橋梁的建設中，進行工程測量定位，逐漸取代了傳統的經緯儀、全站儀。這不但是我們工程建設方面的一個進步，還使得GPS技術朝著越來越成熟的方向發展下去。隨著人們對GPS的合理利用，越來越多的領域將會涉及到這項技術，它將引領將人們從陸地工程轉變到海洋中和宇宙空間上，從靜態定位轉變為動態定位，為廣大領域的研究開拓路線。
1.2GPS系統的構成
1.2.1空間部分———GPS星座
GPS的空間部分是由24顆工作衛星組成，它位于距地表20～200km的上空，均勻分布在6個軌道面上，每個軌道面4顆。衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖象，這就提供了在時間上連續的全球導航能力。
1.2.2地面控制部分———地面監控系統
地面監測系統也是整個GPS中重要的系統，由主控站、全球監測站和、地面控制站（又稱注入站）組成。主控站是從各監測站收集跟蹤數據，計算出衛星的軌道和時鐘參數，編制電文，然后將結果送到地面控制站，同時還能夠對衛星的工作狀態進行監測；監測站將取得的衛星觀測數據，傳送到主控站中統一管理，并且能夠了解氣象的變化；地面控制站（注入站）的作用十分簡單，在每顆衛星運行至上空時，把這些電信號導航數據及主控站指令注入到GPS衛星中，空間部分和地面控制
1.2.3用戶設備部分———GPS信號接收機
用戶設備部分即GPS信號接收機，接收機硬件和機內軟件以及GPS數據的后處理軟件包構成完整的GPS用戶設備。目前各種類型的接收機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測使用，尤其在道路與橋梁的測量中，很大程度的減輕了工作量，提高了工作效率。
2GPS進行道路橋梁測量原理及分類
當運用GPS技術在道路和橋梁工程施工測量上時，衛星不間斷地發送自身的星歷參數和時間信息，用戶的GPS接收機接收到這些信息后，經過計算求出接收機的三維位置，三維方向以及運動速度和時間信息。這一過程實際上是將衛星作為動態空間已知點，利用距離交會的原理確定接收機的三維位置。
2.1GPS定位按定位方式分為單點定位和相對定位（差分定位）
2.1.1單點定位
單點定位就是根據一臺接收機的觀測數據來確定接收機位置的方式，它只能采用偽距觀測量，可用于車船等載體的概略導航定位。
2.1.2相對定位（差分定位）
相對定位（差分定位）是根據兩臺以上接收機的觀測數據來確定觀測點之間的相對位置的方法，它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量，大地測量或工程測量均應采用相位觀測值進行相對定位。
2.2GPS定位按接收機的運動狀態可分為靜態定位、動態定位
2.2.1靜態定位
靜態定位是指GPS接收機在每一流動站上是靜止進行觀測的，并且在捕獲和跟蹤GPS衛星的過程中固定不變，在觀測過程中，同時接收基準站和衛星的同步觀測數據，接收機高精度地測量GPS信號的傳播時間，利用GPS衛星在軌的已知位置，實時解算整周未知數和用戶站的三維坐標。
2.2.2動態定位
動態定位是指GPS接收機測定一個運動物體的運行軌跡，測量前需要在一控制點上靜止觀測數分鐘進行初始化工作，然后流動站按預定的采樣間隔自動進行觀測，并連同基準站的同步觀測數據，實時確定采樣點的空間位置。
3道路橋梁工程測量中GPS運用的優點
�。�1）GPS測量技術在路橋施工中的應用，因其較高的精度，減少了過去放線誤差引起的返工，提高了勘測精度和勘測效率。一般每個放樣點只需要停留1～2s，流動站小組作業，每小組3～4人就可完成中線測量5～10km，并且在中線放樣的同時就可以完成中樁抄平工作。另外GPS測量技術還可以涵蓋路橋測量的平、縱、橫，以及施工的放樣、監理的復測、竣工測量、養護測量等等諸多方面，在路橋勘測、施工和后期養護、管理中都有著較大的優勢。（2）以前在道路橋梁的測量中常采用全站儀，它雖然能夠完善地實現了測量和處理過程的電子一體化，并且能夠自動顯示測量結果，同時實現了與外圍設備交換信息，但是該儀器與GPS比較，GPS更勝一籌。GPS不需要測站點之間相互通視，不受氣候影響，能夠節省龐大的人力物力，在測量時，精度高、作業快、費用省、應用靈活，并且還有可靠性高、抗干擾能力強等優勢。采用GPS在一般的地形地勢下，特別是在地勢較高的地方，只需設站一次即可測完半徑為15km以內的測區，大大地減少了傳統測量所需的控制點數量和全站儀的搬站次數，僅需一個人在地形地貌碎部點進行觀測，可以得到該點的三維坐標值。（3）GPS技術還可以利用專門的配套軟件，組建與工程對應的模型進行施工，很大程度上提高了工程的準確度，避免了工程在傳統施工方法時可能出現的未知問題。根據測量的結果，還可以直接繪制出施工流程，或者是相應的區域圖，有效地提高了施工單位的工作效率。
4道路橋梁工程測量中GPS技術的具體應用
4.1變形監測
道路與橋梁工程的建設往往具有施工環境復雜、工程體量巨大、施工過程中不確定的因素眾多等特點，造成測量控制過程也困難重重。如果測量的精度得不到很好的保證，工程的質量也將不可避免的受到影響。而GPS技術很好的解決了這個難題。將GPS系統與工程實體相連，對建筑內環境與外環境進行監測，當施工出現變動時，GPS會立即傳送數據，施工和管理人員會及時的`得到信息，立即采取針對性措施，進行適當的處理。GPS也可以對建筑物所處的環境進行監測，如路基邊坡開裂、滑動，橋梁結構發生變形等，GPS會及時發送警報信號。這種技術不但保證了工程建設的安全，節省了不必要的費用，同時還提高了工程整體的質量。
4.2在工程的控制網中的運用
在傳統的工程測量中，控制網的建設和管理對工程質量的提高、施工安全的保障都有著極為重要的作用。采用GPS技術進行控制網的建設，布點不受地形限制，測量放線不受時間段和氣候影響，能夠運用較少的資金得到較好的效果。同時GPS技術因其精度較高，在隧道、工程勘探、施工等領域也能夠得到廣泛的運用。
4.3提高了工作效率
通過GPS設備的數據接口、電纜和配套軟件，可以輕易的將它與計算機相連，進行數據的傳輸和儲存，能夠將測量數據轉變為平面圖、斷面圖等，減少了工程繪圖所消耗的大量時間，降低了技術人員勞動強度，提高了成果的準確性，對工程的施工效率也有很大的提高。
4.4對斷面測量
通過使用GPS技術對傳統的方法進行改進，可以更準確、更高效的測量道路和橋梁工程的土方開挖和回填工程量，大大減少了技術人員在現場工作量，可以輕松地得到測量樁點坐標、高程和距離等數據，并利用繪圖軟件繪制斷面圖。在測量準確度上，比傳統上的人工測量更加精確。在工程環境較差、地質狀況差的地段，人為測量往往存在很大的誤差，并且對技術人員的人身安全也沒有百分之百的保證。GPS技術的運用，能夠達到較高的效率和精度，逐漸成為工程測量必不可少的工具。
4.5對質量成果進行控制
在傳統的質量驗收中，驗收人員往往要親臨施工現場進行實地考察和測量，監管部門也要在整個施工過程中進行跟蹤監督。但是運用GPS技術，這些步驟都可以通過GPS技術大大簡化，在整個施工過程中進行檢測和控制。到最后的竣工質量驗收，同樣也可以運用GPS技術，對高程、坐標和面積等數據進行計算和匯總，根據結果來評定工程的質量是否滿足設計和規范要求，通過技術人員簡單的操作能夠自動進行運算，省時省力。通過GPS測量的數據不僅可以明顯的看出工程是否合格，而且可以將數據永久保存，為工程今后的維護、管養提供可靠的依據。
5結束語
隨著時間的推移，GPS技術的發展趨勢將會更加科技化、網絡化、集成化、智能化，能夠讓廣大的用戶得心應手，效率更高，將GPS運用到道路和橋梁的建設中，使施工更簡便、更準確、更高效，竣工檢查更公平，更有說服力，為我國的現代化建設提供新的動力。
參考文獻
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