桥梁工程GPS技巧的运用

由于桥梁有其特殊性，桥梁工程控制网的边长都比较长，尤其是跨越大江河超大型的桥梁，跨度相当大，这就使传统测量的方法造成了更大的难度。特别是出现跨海大桥之后，GPS更展现出了无法比拟的优越性，因此GPS的使用比采用传统的方法测量具有更强大的优势。应用GPS静态定位的方法对桥梁控制网进行测量，不会被外界环境所干扰，能够很大程度的缩短外业的观测时间，大大的提高了测量工作的效率。同时，GPS静态定位的方法的观测精度能够达到毫米级，测量结果有很高的可靠性，其精度能够达到桥梁工程施工的要求。

GPS技术在桥梁工程测量的应用分析

1GPS静态相对定位

GPS是一种精密定位模式，具有低成本、高精度、高效率的优势，在桥梁工程的控制测量和变形监测等得到广泛应用。GPS相对静态定位的测量技术，最近几年，特别是在特大型的跨海桥梁工程的测量中发挥着非常重要的作用，有效的解决了长跨度在施工测量的精确定位难题。

2GPS实时动态差分定位测量

GPS实时动态差分定位的测量原理是把GPS信号接收机平放到一个运动的载体或者待定点上，同时也把GPS接收机平放到一个基准站或者是已知点上，同步跟踪同一个GPS卫星，通过实时进行差分处理之后，再联合确定这个运动载体运行的轨迹。其定位的精度能够达到一米左右的水平。在桥梁工程的施工中，采用GPS实时动态的定位技术与数字回声的测深技术相配合，能够快速的、高质量的把桥址区域的江、河、湖、海水下的地形图准确的测绘出来，能够很好的解决了传统测量方法难以完成的跨度大的水下地形图测绘技术的难题，而且对水下地形进行测绘的内业、外业测量实现了自动化及成果的数字化。同样的，这个测量模式还能够使用在水域地质的钻探定位和流向的测量等一些精度要求较低的定位工作。大量实践证明，采用GPS技术与前方交会定位的方法相比较，降低了三倍以上的成本，同时提高了三倍以上的工效。现阶段，桥梁工程进行水下地形的测绘，基本已经全部采用GPS定位技术，常规的多站前方交会的定位测量法已经基本被淘汰。

3GPS高程拟合

GPS定位能够得到各个空间点精度很高的大地高差，通过平差能够求出各个GPS点的大地高，再通过各点高程的异常值，采用公式就可以算出各个点的正常高。现阶段，GPS高程的测量精度不高，其原因主要是难以准确的获取各个点的大地高和高程的异常数值。在桥梁工程的测量工作中，控制点的精度显得特别重要，需要特别注意高程异常精度的问题。目前，一般使用进行计算高程异常的方法是利用测区的多个已知的水准点，通过解析内插和曲面拟合等对测区的水准面进行确定，最后才能求出各个待定点高程异常。大部分特大型桥梁的工程测量试验分析都证实了，在相对小桥梁工程的区域内，如果地形平坦，利用两三个小时进行GPS静态观测成果，通过拟合计算就能够得出二等精度高程的成果，如果利用一两个小时观测资料，只能得到三、四等精度高程的成果。但是，现阶段GPS的高程测量理论及方法都还不够成熟，在高精度高程测量的应用方面还存在比较大的差距。当前，GPS高程测量的方法已经广泛应用在桥梁工程的初测阶段和等级不高的高程控制测量方面，并且取得了不错的经济技术及效益。

4GPS———RTK定位测量

GPS静态和快速静态以及动态测量都要在事后通过解算才能得到厘米级的精度，RTK的出现，使在野外实时就能够获得厘米级的定位精度。它是利用了载波相位的动态实时差分的方法，达到了提高工程的放样、地形的测图和各种不高等级的控制测量作业的效率。在桥梁工程中，使用RTK技术能够有效的完成一般的精度要求，能够实时提供定位的测量结果。在大部分的大型桥梁施工中，采取RTK技术定位测量宽海域桩基的施工，不仅能够有效的解决了长距离施工的定位技术难题，而且测量定位精度也得到很大程度的提高。RTK技术也广泛的应用在桥梁工程的定线放样、桥址地形的测绘、纵、横断面的测量和桥梁变形的监控中，该技术能够利用十公里以外，甚至还可以使在更远距离的基准站定位数据改变流动站的定位结果，达到提高定位的精度目的。大量实践发现，RTK对山区测量的全站仪数字的测图难题也能够有效的解决，而且还不需要提前建立大量测图的控制网，大大提高了工作效率，降低了成本。

GPS技术在桥梁工程测量应用中存在的问题

1GPS高程测量精度不是很理想

现阶段，GPS高程测量的精度还不能达到理想程度。虽然试验证明，测区场地十分理想的情况下，对某特定桥梁的工程测量能够达到三、四等的精度，甚至达到二等的精度，但是就通常情况下，特别是在地形的起伏比较大，接收GPS信号的效果达不到理想时，高程拟合或许只达到四等测量精度的水准，甚至还更低，所以无法达到桥梁工程的精密测量要求。同时，桥梁工程的测量特点是对控制点间的相对精度具有很高的要求，高精度桥梁施工的高程控制网一般仅用一个已知点高程起算，这时，对GPS高程拟合的方法如何从一岸的水准点高程转移到另一岸，显得越加的困难。所以说，在桥梁工程的测量方面，对于如何提高GPS高程的测量精度，并还要如何有效的应用在跨河的高程测量中，是当前桥梁工程的测量面临的不仅具有重要的理论价值，还具有广阔的应用发展前景的非常重要的一个课题。若要解决些问题应该利用高性能GPS接收机，通过制定科学合理的GPS观测方案，采取适当的技术措施，才能获得高精度三维定位的结果，就是把侧点大地高侧量的精度提高，具体的就是研究GPS高程拟合的计算理论及方法，找出能够获得高精度的高程异常差最适合的手段。

2桥址定线放样及地形侧绘GPS-RTK的应用问题

RTK技术已经被广泛的应用在桥址定线放样及数字地形的测绘中，但还需要更深入的研究、解决，研发出更加适合GIS标准的数字测图的软件，把GPS和全站仪的优势充分的发挥出来，使陆地及水下地形的测绘达到统一，实现GPS测绘和全站仪测绘的技术相结合，使桥址地形图的测绘实现数字化、内外业的一体化，最终实现桥梁工程的信息化建设。

3高精度桥梁施工及变形的监测

高精度桥梁的施工及变形的监测中，影响GPS技术的发挥原因主要有四个方面：1）施工现场复杂多变，对GPS信号的接收影响非常大，形成的干扰及遮挡都非常明显，导致只能观测到少量的卫星数量，缩小了几何图形，很大程度上削弱了卫星信号。2）多路径效应也是造成桥梁施工GPS定位的精度降低的主要原因之一。3）定位精度和观测时间出现矛盾，特别在施工的干扰大、信号接收弱的情况下，矛盾显得更加的突出。4）桥梁工程中很难实现GPS实时连续的监测。通过采取以下的几点措施能够提高GPS定位精确性和可靠性：1）采用性能比较稳定的可靠的，能够有效消除多路径效应的GPS接收机的设备。2）合理改进施工的方案，为GPS测量制造有利的观测条件。3）使用GPS和通常地面测量的技术进行结合，实行取长补短的策略。4）利用地面建立伪距观测的设备获得伪距观测值，达到改善了卫星几何图形的强度，提高了GPS定位的测量精度的最终目的。

4桥梁工程水文测量定位中GPS的应用问题

桥梁工程的水文测量定位是指，在桥址的流向测量与航迹线的测量里对水面浮标及过往的船舶位置动态的变化线进行跟踪测定。现阶段，虽然能够利用动态的GPS技术对水面浮标位置进行跟踪测定，但是出现了如何保持GPS流动站和浮标的同步，如何计算出跟测船只和流动站的最佳距离等实际在应用中出现的问题，所以应该在接收机的性能、方案的设计和现场的测量监控等各方面采取科学合理的措施，进行有效的解决。

5桥梁工程测绘存在的问题

桥梁工程的测绘特点是测绘的范围比较小、精度要求比较低、地物比较多、交通的干扰大等。由于GPS系统存在不足，因此在特殊的情况下，如果卫星信号被阻碍，就不能有效的使用GPS技术。大量桥梁工程的实践表明，目前的技术，GPS测量的技术还不能完全取代传统地面测量的技术。

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GPS测量结果中高程（差）的精度较低对工矿区应用是一个大问题，因为在地表沉陷、变形监测中高程分量是很重要的。测量实践和理论研究表明，GPS高程测量的精度主要取决于由GPS大地高转换为正常高的精度，其中的关键是高程异常值的精度。在利用已知高程的GPS点拟合其他GPS点的高程异常时，已知高程的点数及分布状况直接影响到拟合高程异常的精度。当测区面积较大时宜采用曲面拟合法或多面函数拟合法，以确定局部地区似大地水准面的起伏；当测区范围较小、且已知点不多时，采用平面拟合也能达到一般精度要求。

当测区面积较大，地形起伏变化又大时，进行GPS高程测量最好能有足够数量的水准测量高程点和重力测量数据。此时，可用整体平差模型将已知数据进行联合平差，最后求得GPS测量点的平面坐标及高程的最优值。采用此法求取正常高的精度取决于已知点的分布状况、已知数据本身的精度以及平差模型的优化程度等。

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