GPS技術在道路橋梁工程測量中的應用分析

李新明

摘要：隨著社會科技技術的不斷進步，我國的GPS技術發展已經逐步成熟，GPS技術可以精準定位，被廣泛地應用在了各個領域。GPS技術具有操作便利、不受天氣等環境影響的優點，在道路橋梁工程測量中，GPS的定位技術和測算模型可以明顯提高測量的工作效率。隨著我國道路橋梁工程測量工作發展的逐漸深入，GPS技術將具有更廣闊的發展前景。因此，本文將系統性地介紹GPS技術和道路橋梁工程測量，并分析如何將二者有機結合，有效提高工程測量效率。

關鍵詞：GPS技術;道路橋梁;工程測量

在我國道路橋梁事業發展的進程中，一直在積極與現代化的科學技術相融合，以求得到更高層次的進步。GPS技術是上世紀70年代發展起來的一種定位系統，具有十分優秀的抗干擾能力，在道路橋梁工程測量中能夠發揮巨大的價值。道路橋梁工程測量的長度長、范圍廣、經歷的環境較復雜，如果依靠人工測量的方式，其結果的準確性不能得到保證。專家們發現，GPS技術能夠對地面進行實時監測，其測量結果精度很高，可以為工程建設提供可靠的參考依據。

一、GPS技術概述

GPS技術是在上世紀70年代出現的，隨著這些年來科學技術的不斷發展，GPS技術也在不斷提升。GPS技術也被稱為全球定位系統，能夠利用衛星技術和通信技術進行精準定位。GPS系統包括了衛星系統、地面監控和GPS信號接收器[1]。GPS技術的測量過程是通過21顆空間衛星對地面的各種情況進行監測;地面監測站是1個主控站和5個監測站組成;GPS信號接收器是指各種不同的終端設備，如手機、計算機等。其工作過程是借助空間衛星得到相關數據，并發送到地面監測站，再通過信號的分析處理，建立出直觀的三維模型圖。

GPS技術被廣泛地應用在各行各業中，包括軍事、偵測和精準定位等，人們日常生活中的手機定位就是依靠GPS技術。GPS技術有很多優點，包括高精度、高抗干擾性、和高效率等。由于GPS技術受外界干擾很小，可以在各種天氣狀況下表現良好，因此，也被應用在了建筑工程測量中，尤其是道路橋梁工程。

二、道路橋梁工程測量的重要性

由于我國幅員遼闊，地理情況變化較大，在進行道路橋梁工程測量時有較高的難度。在傳統的工程測量中，主要依靠人工測量和一些簡單的測量工具，測量的結果存在較大的誤差，在工程建設中不能很好地提供數據支持。尤其是在修建橋梁工程時，因為水下情況比較復雜，依靠人力無法進行有效測算。而道路橋梁建設是國家的基礎建設，對民生、經濟和社會都有著十分重要的影響，且修建道路橋梁的工程量較大，如果沒有準確的測量數據，就無法設計科學合理的施工方案，不能保證工程質量和使用壽命。因此，道路橋梁工程測量有十分重要的作用，應該引起相關施工單位和設計單位的重視。一方面，工程測量可以為施工方案設計提供重要依據，能夠有效保證設計的科學性和合理性。另一方面，通過有效測量，可以得知所建設工程的工程量，在招投標工作中有重要的影響。

三、GPS技術與工程測量

（一）應用廣泛

GPS技術具有應用范圍廣泛的優點。一方面，GPS技術可以和不同的行業不同的專業相結合，發展出新的研究方向。GPS技術與通信技術的結合使原本靜態的監測發展成了動態的、全天候的監測技術，能夠為人們提供更加有效的數據資源。另一方面，GPS技術在監測時不受天氣和地形條件的約束，可以在各種情況下為人們提高所需要的數據。如在道路橋梁工程測量中，能夠對人力難以監測的高山、河流和洞穴進行有效監測。由于GPS技術在計算機中形成的模型是三維動態模型，在不同的情況都能夠提供有利的數據。

（二）定位精度高

GPS技術的測量準確性很高，經過技術的不斷優化和提升，目前已經可以達到毫米級別的測量[2]。在過去的工程測量中，多依靠人工測量，且使用的設備比較簡單，面對一些復雜地形不能有效測量，存在較大的數據誤差。在道路橋梁工程測量中，GPS技術這種高精度的測量能夠很好地保證建筑設計方案的科學性和合理性，尤其是在一些細節處的規劃能夠得到很好的保證，對道路橋梁的建造質量能夠有明顯提升。另外，由于GPS技術的廣泛性，能夠對以前依靠人工測得的數據進行校驗，規避了過去測量工作中的錯誤之處，為后續的工程研究等工作提供了有力保障。

（三）測量效率高

過去的道路橋梁工程測量工作主要依靠人工測量，設備也較為簡單，測量誤差大，不能為建筑方案設計提供可靠的數據支持。但GPS技術的出現，有效彌補了這種不足，能夠在任何時間段和任何位置為人們的需要提供的數據。由于GPS系統在測量時都依據的是電子設備，GPS地面監控、GPS信號接收器、計算機顯示等。其測量過程十分簡單，屬于自動化測量，使用GPS測量系統可以直接得到監測結果，測量效率很高。在測量操作過程中，先通過GPS系統和計算機繪圖技術建立完整的三維地圖，當需要在提取某個點的詳細數據時，只需要將相關坐標點的數據輸入計算機，就可以完成數據采集的工作，且對測量的結果能夠提供有力保障[4]。

四、實際應用分析

（一）工程控制網

工程控制網是一種十分重要的控制測量方式，是一種從全局上對監測數據匯總形成的網絡結構。由于GPS系統在進行監測工作時，各個監測點之間不會產生影響，能夠進行獨立監測，并使用多臺顯示設備對同一個觀測圖像進行同步觀測，可以將這些獨立的數據繪制成可靠性較高的工程控制網。工程控制網主要有兩種結構，一種是點連式的網絡結構，另一種是邊連式的網絡結構，差別主要是其連接部分存在明顯差異。點連式的網絡結構只依靠一個公共點關聯，觀測效率很高，但呈現幾何性較弱，參考價值不大。邊連式的網絡結構正好相反，是由一條公共邊聯系起了各個同步圖像，能夠呈現出較復雜的幾何結構，但是由于復雜性，觀測效率較弱。為了彌補兩種工程控制網的不足，一般會將兩種結構協同使用，以滿足觀測要求。

（二）動態定位測量

在橋梁施工方案設計時，橋墩支柱點的選擇十分重要，關系著橋梁的穩定性和承受力。通過GPS技術，可以在橋墩交會進行精確定位。一些河流的表面比較開闊，尤其是在匯流處有較大的測量困難。利用GPS中的動態定位監測有很大的測量優勢。GPS的動態定位監測有基準監測站和流動監測站組成，以可以確定的、精度高的測量點作為基準點，通過衛星全天候檢測，將存在變化的點標記為一段連續變化的動態點，通過計算機模擬將數據進行轉化，能夠得到動態定位的測量結果[5]。這種有基準站和流動站共同得到監測的方式所需要的設備較簡單，只需要一臺GPS信號接收器和計算機，就可以得到三維的坐標點，測量精度可達厘米級別，為在水中的橋墩定位設計提供有力支持，有效保證橋梁設計和施工的質量。

（三）變形監測

變形監測主要是指通過GPS監測系統對已經建立好或正在施工中的工程對周邊環境產生的形變進行有效檢測，包括對地面沉降和建筑體位移等。這種專門的變形檢測也被稱為GPS-RTK技術[3]。變形監測的主要過程是建立多個監測點，并在可能出現變形的位置設置好參考點，借助基點數據對實時監控得到的結果進行分析比對，測算出精準的變形數據。在GPS-RTK系統中，可以實現自動化變形監測，通過與報警系統的搭建，當數據變化幅度超出預定標準時，能夠及時進行警報，使專業的測繪工作者對危險情況進行分析。道路橋梁建立實時的變形監測有很強的必要性和現實性，當出現變形時要及時對建筑體的承重性、使用壽命和穩定性進行分析，在存在一定的風險性時，要進行必要的維護工作，保證道路橋梁的安全性。

（四）為方案設計提供支持

GPS技術的三維模型可以提供有效的地形監測，在模型圖中可以得到監測點的三維坐標，通過比對分析能夠使監測點的平面位置和海拔高度被直觀地看到，避免了設計人員由于對空間預計的失誤產生設計問題，對判斷地形和具體施工工藝也有很好的幫助。在道路橋梁的具體施工過程中，方案設計是重要的施工標準依據，而不同的地質條件，施工選用的設備、工藝和其他資源都有差異[6]。在過去，通過人力調研得到的資料精準度低，在設計時還會存在一定的錯誤，如果在前期能提高有效的數據，能夠以最高效的方式進行建造，降低了施工企業不必要的投入支出，提升企業的經濟效益。

五、GPS技術發展應用前景

GPS技術目前還在不斷發展的過程中，在人們的日常生活中可以用于交通導航、手機定位和休閑娛樂等;在軍事領域可以發展空間技術、偵測技術和武器研究;在工程行業里可以用來進行工程測量、大地測量、攝影測量等。GPS技術的動態監測功能能夠在任意時段為研究人員提供有參考價值的數據，為工程建設工作的開展帶來了極大的便利性。GPS技術的發展代表了國家在科技領域的進步，但后續的發展仍然需要不同行業的人才充分發揮自己的能力，為推動GPS技術發展的廣度和深度而努力，為推動國家科技研究而努力。

六、結束語

總之，GPS技術的發展有十分廣闊的前景，可以與各行各業相互融合，開發出新的研究領域。在GPS技術與道路橋梁工程測量的結合上，GPS技術能夠充分發揮其適用環境廣、定位精度高、測量效率高和操作便捷的特點，在工程控制網絡、變形監測和動態定位測量中發揮作用，為發展我國的道路橋梁建設工作做出巨大貢獻。相關施工企業和設計單位應該關注GPS技術的發展，并將其合理運用在工作中，確保工程測量結果的準確性，為發展建設提供可靠的參考依據。

參考文獻：

[1]彭輝.芻議GPS技術在道路橋梁工程測量中的應用[J].工程技術（全文版），2018（01）：115-116.

[2]李俊.淺談GPS技術在道路橋梁工程測量中的應用[J].建材與裝飾，2017（09）：268-269.

[3]許宇波.GPS技術在道路橋梁工程測量中的應用[J].城市建設理論研究，2015（09）：5117.

[4]孟祥妹，趙振東.GPS技術在道路橋梁工程測量中的應用[J].科技創新與應用，2014（36）：239-240.

[5]王仲想.GPS技術在道路橋梁工程測量中的應用探究[J].科技創新與應用，2016（15）：242.

[6]陳振偉.GPS技術在道路橋梁工程測量中的應用分析[J].黑龍江科技信息，2016（15）：271-272.

（作者單位：中交一公局廈門工程有限公司）