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摘要:随着社会的高速发展，人们对桥梁建筑工程的需求量逐步上升，由于我国地形地貌的复杂性和多样性，传统的测量技术已经不能满足实际桥梁工程设计，为此，需要在施工测量工作中引进集现代化和智能化于一身的gps技术。本文以GPS技术为展开点，详细介绍GPS技术在桥梁施工测量中的具体应用，解决当前我国桥梁测量存在的一些问题，同时也方便类似工程借鉴学习。
关键词:桥梁施工;工程测量;GPS技术
1GPS技术概述
1．1GPS技术介绍。桥梁施工属于一项难度系数较高的工程，其施工内容复杂、技术要求高，需要施工人员具备较高的专业素养。所谓GPS技术，是英文Global－Positioning－System的简写，中文意思是全球定位系统，其是以导航卫星系统为基础而产生的一种无线电导航定位技术，由于在定位过程中使用了多颗卫星，因此，具备准确度高、覆盖面广、测量时间短以及全天候等测量特征［1］。GPS技术的主要工作原理为:利用卫星准确接收用户设备所发出的数据信息，进而高效判断出两者之间的准确距离，进一步测量出用户的具体位置，GPS测量技术可精确至mm级以上。现如今，在新时代的大背景下电子地图非常普遍，实际的桥梁施工测量中运用GPS－PTK技术已经得到了工程师和施工人员的高度认可，GPS技术直接提升了工程效率，节约了施工成本，加强了工程质量。
1．2GPS构成要素。首先，GPS中包括24颗卫星，这些卫星直接构成了一种空间结构，同时这些卫星都分布在环绕地球的不同运行轨道处，可以覆盖地球的绝大部分区域，这些卫星不仅可以高效接收信息，而且能够快速发射信息［2］。其次，GPS在地面上设有监测站点和控制站点，即信息接收场所。最后，接收到的信息需要经过计算机软件处理方可发送给用户，负责处理的系统称为用户结构，可直接接收来自卫星的信息，以供用户参考导航，其具体的工作原理见图1。
1．3GPS的特征。对比于传统的测量定位形式，GPS测量技术有着不能比较的绝对优势，其不仅可以实时定位，而且具备通视功能，能够帮助施工人员导航和修正施工方案，在一定程度上节约了工程成本，提升了工程效率，其主要特征可总结为以下四点。1)测量的准确度高。通常在长度为50～500km的基准线上，其东西走向、南北走向以及垂直方向的平均精度分别为2．2、1．8、16mm。2)成本低、灵活度高。GPS技术测量的时候，不用设立专门的站标或者测量通视站，再加上布网需要花费较少，使得GPS技术在桥梁施工测量中的使用率极高。3)测量耗时少。由于GPS技术的全面性和现代化，在具体静态定位时需要2min左右可完成定位，甚至在动态定位测量时仅需2s时长。4)范围广。GPS技术可用于全天候不间断测量，可适用于任何时间段及区域。
2GPS技术在桥梁施工测量中的具体应用
伴随着社会的快节奏步伐，GPS技术和计算机技术等也得到了显著性进步，特别是GPS技术目前已经逐步向现代化、智能化和自动化方向发展。对于GPS技术的组成结构，接收器和处理器变得更为便捷轻巧，便于携带;对于GPS性能，其功能更加完善和先进化，可以直接提高工程的测量效率。基于此，施工人员应积极学习GPS技术，使GPS技术在桥梁施工中充分发挥优势，实现加强工程质量和加快工程进度的目标。
2．1GPS技术在桥墩定位中的应用。在桥梁施工过程中，若使用传统的经纬仪对施工现场的地理位置进行分析，会存在极大的测量误差，再加上经纬仪需要人工全程操作，对工作人员来说工作难度较大。我国桥梁建筑的地形复杂多样，跨海、跨江桥梁越来越普及，若使用传统测量方式很难实现对长跨度和水下作业的测量工作。现如今，大多数施工单位为了解决以上难题，在施工测量中引进了GPS技术，借助GPS技术实现对跨海、跨江桥梁的测量定位，在考虑大桥索塔距离是否和桥主面跨度一致问题时，可选取动态定位技术，即RTK－GPS，动态定位技术的精确度可达到mm，这在一定程度上降低了后期返工维修的可能性。要想降低测量计算误差，可利用RTK－GPS技术对桥墩展开定位放样操作，通过和实际值做比较来计算测量误差。RTK技术可自动化选择精确度高的位置作为参考，通过在参考位置安装接收设备来实现和卫星的实时信息传递。此外，RTK技术中设有流动站，流动站可及时接收卫星信息，进而直接传送给计算机进行整理，最终确定三维坐标。
2．2GPS技术在塔柱安装中的应用。当今的桥梁施工建设中，塔柱的高度愈来愈高，因此，精确计算塔柱高度格外重要，特别是针对斜拉塔，更要精确计算出其斜度以方便后期桥梁建设。通常桥梁的桥面跨度比较大，所以需要利用GPS技术准确计算其倾斜度，在该过程中用RTK技术替换传统的人工放样技术，以高效节约人力、降低施工成本。在实际运用RTK－GPS技术测量时，直接将接收器放置在计算好的坐标位置，之后将接收到的卫星信息传送给计算机，最终通过计算机来判断放样位置的准确性，一切指标均满足后可展开塔柱安装工作。
2．3GPS技术在控制测量中的应用。对整个桥梁施工来说，控制网的精确度会直接影响桥梁质量的好坏，控制网精确度越高，桥梁的使用时长越久，维修概率越小。桥梁工程不同于一般公路建筑工程，其设计的宽度和广度比较大，若采取边角控制网会加大工作难度，因此需选取静态GPS技术，该技术不会耗费过多的人力物力，同时测量时间短、准确度高，只需要流动站的接收器接收某一个位置信息，然后将该信息和基准站的卫星信息做比较计算，最终可获取用户站的精确坐标。
2．4GPS技术在高程控制测量中的应用。在桥梁高程控制测量过程中运用GPS技术能够高效、准确计算出点与点之间的大地高度差，进一步将其换算为容易施工的合理高度，该过程还需要施工人员具备良好的观察力，观察出大地水准面的异常现象，最终实现桥梁高程的顺利测量［3］。大地高度差在转换的时候首选GPS水准法，该方法的工作原理为:准确测量出同名点的对应高度、GPS大地高度，之后再利用一系列数学运算计算出两者之间的转换关系。高程控制测量作为桥梁施工测量的核心，一定要保证准确测量和高效定位，在高程控制测量中使用GPS技术能够更为准确和科学地获取高差数值，再结合施工现场的实际情况对其进行恰当转换并操作。同时，在利用GPS技术进行高程控制测量时，要加强工作人员对大地水准面的预判能力，保障水准面正常的基础上展开桥梁建筑工作。
3GPS技术在实际案例中的应用
3．1工程概况。某高架桥梁工程位于平原地区，其地质复杂多样、地形地貌较差，地质中包括约65m的软土层，在实际施工测量时很难做到全方位、高精度测量。基于以上对GPS技术阐述，可以在施工测量时引进GPS技术，保障测量的高精度。
3．2平面控制测量。如图2所示，将控制点设置在GPS容易观测的施工道路上，同时各相邻控制点之间要保证相互发生作用，各控制 点采取“边连接”方式。结合本工程的实际特征，可在桥梁施工现场设置21对(42个)GPS控制点，设置4台型号为Leica350的GPS接收器，借助快速静态定位的形式实施测量工作，同时在实际测量时要求同步观测的卫星多于4颗，其中共有336个基准线且各基准线间无明显差异，整个测量工作可在两个工作日顺利完成。
3．3高程控制测量。本工程选取的是GPS水准法进行高程控制测量，以三等水准度为标准实施，设立6个分布规整的控制点，可利用大地异常修正来求算出最后的内部拟合高度，实际测量得出有±8mm的中误差及±7mm的外部误差。以四等水准度为标准实施，测定高程里面包括±9mm的中误差且最大误差为－36mm。不论是三等水准度还是四等水准度均符合对应的测量精度。
3．4RTK－GPS放样。RTK－GPS技术是以载波相位动态实时差分法为基础的一种新型GPS测量技术，其在GPS技术测量中具有不可忽视的重要地位。现如今，RTK－GPS技术已经相对成熟，可以在桥梁施工测量中广泛使用。在具体桥梁施工时，桥梁设计环节中的桥位图纸上传和桩位图纸上传都会通过计算机连接GPS控制器用以实施，在计算机里上传放样数据，再经过实地勘察测定出具体的GPS坐标，完成二者之间的转换，在转换时可利用RTK－GPS组织放样方法。施工单位会在控制网的核心控制点处设立GPS参考站点，并设置2台RTK流动站用以放样操作。要想进一步提升RTK方法的放样精度，需要提前对已经放样的桩位展开全方位测量。
4结束语
当前，GPS技术已经被广泛应用于桥梁工程建设工程中，并且已经取得了较优秀的成果，为了更进一步提升桥梁工程质量，需要提升GPS技术，加快对GPS技术的创新和优化，以便促进我国桥梁工程事业的可持续发展。
参考文献:
［1］岳志斌．基于公路桥梁施工控制测量中GPS的应用［J］．建筑技术开发，2018，45(19):91－92．
［2］丁明安．道路桥梁工程测量中GPS技术的应用［J］．工程建设与设计，2019，67(3):181－183．
［3］李会林．GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用分析［J］．交通世界，2018，25(21):98－99．
作者:潘成林 单位:中交路桥华南工程有限公司
