GPS技術(shù)測(cè)量道路橋梁工程論文
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全球定位系統(tǒng)（GPS）是美國(guó)第二代衛(wèi)星定位系統(tǒng)。GPS接收機(jī)是由由24領(lǐng)衛(wèi)星組成，其中包括21顆工作衛(wèi)星和2顆備用衛(wèi)星，并均勻的分布在6個(gè)近似圓形的軌道上。各個(gè)軌道平面之間的傾角為55，平均運(yùn)行周期為11小時(shí)58分。一般情況下能同時(shí)觀測(cè)到6顆衛(wèi)星，最多時(shí)可到9顆衛(wèi)星。GPS定位原理類似于傳統(tǒng)的后方交會(huì)原理。如果已知空間GPS衛(wèi)星的具體位置。如果僅需確定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)則GPS接收機(jī)只需要繼續(xù)接收3顆GPS衛(wèi)星發(fā)射出的衛(wèi)星信號(hào)。也就是取得衛(wèi)星到測(cè)站點(diǎn)的幾何直線距離，就可以根據(jù)后房交會(huì)的原理確定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。但實(shí)際中因?yàn)樵靸r(jià)或工程費(fèi)用的原因，GPS接收機(jī)中的時(shí)鐘精度是有限的，同時(shí)與GPS時(shí)間相比有較大的偏差，所以就需要將這一時(shí)間作為待定的參數(shù)，將其與待定空間參數(shù)結(jié)合并就解，因此最少需要4顆全站儀衛(wèi)星。
2GPS在道路橋梁工程測(cè)量中的應(yīng)用
近年來，隨著GPS定位技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，道路工程測(cè)量技術(shù)發(fā)生了革命性的變革，GPS技術(shù)為道路工程測(cè)量提供了嶄新的技術(shù)方法和手段。以GPS技術(shù)為依據(jù)的高速度、高效率、高精度的GPS相關(guān)技術(shù)，正逐漸取代傳統(tǒng)的用于道路工程測(cè)量中的測(cè)角、測(cè)距、測(cè)高程為主體的地面測(cè)量定位技術(shù)。與此同時(shí)定位范圍已從陸地和近海擴(kuò)展到海洋和宇宙空間，定位方法已從傳統(tǒng)的靜態(tài)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài)，定位服務(wù)領(lǐng)域已從傳統(tǒng)的導(dǎo)航和測(cè)量領(lǐng)域擴(kuò)展到當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的廣闊領(lǐng)域。當(dāng)今，我國(guó)GPS定位技術(shù)的應(yīng)用已深入各個(gè)領(lǐng)域，例如：GPS技術(shù)已普遍應(yīng)用到國(guó)家大地水準(zhǔn)網(wǎng)、城市高程控制網(wǎng)、道路工程控制網(wǎng)的建立與改造中，同時(shí)在石油勘探、通信線路、高速公路、地下鐵路、建筑變形、隧道貫通、大壩監(jiān)測(cè)、地震的形變監(jiān)測(cè)等也已廣泛的使用全站儀定位-GPS技術(shù)。同時(shí)隨著GPS差分定位技術(shù)和RTK實(shí)時(shí)差分定位系統(tǒng)的不斷發(fā)展，單點(diǎn)定位精度不斷提高，GPS技術(shù)不僅在工程方面應(yīng)用廣泛，在導(dǎo)航、石油物探點(diǎn)定位、運(yùn)載工具實(shí)時(shí)監(jiān)控、地質(zhì)勘查剖面測(cè)量等領(lǐng)域?qū)⒂懈訌V泛和優(yōu)越的應(yīng)用前景。
2.1GPS在道路建設(shè)工程控制網(wǎng)中的應(yīng)用道路工程控制網(wǎng)是道路工程建設(shè)、管理和維護(hù)的基礎(chǔ)，其精度要求與道路工程項(xiàng)目的性質(zhì)及規(guī)模關(guān)系密切。常規(guī)的方法多采用邊角控制網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)。而利用GPS定位的方法建立道路工程控制網(wǎng)，具有點(diǎn)位選擇限制少，作業(yè)時(shí)問短，工程費(fèi)用低及成果精度高等特點(diǎn)。且GPS定位方法可用于建立道路工程首級(jí)控制網(wǎng)，及變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)、工程勘探、道路施工控制網(wǎng)及隧道等地下工程控制網(wǎng)的布設(shè)等等。為保證工程的精度GPS定位方法通常采用載波相位靜態(tài)差分技術(shù)。以保證工程數(shù)據(jù)精度能夠達(dá)到毫米級(jí)別。
2.2GPS在工程變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用變形監(jiān)測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于監(jiān)測(cè)大橋、高層建筑等建筑物及構(gòu)筑物的地基沉降、位移及其整體的傾斜狀況等。變形監(jiān)測(cè)工作的特點(diǎn)是被監(jiān)測(cè)建筑物的尺寸比較大，監(jiān)測(cè)環(huán)境復(fù)雜且對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)的要求比較高。傳統(tǒng)常規(guī)的監(jiān)測(cè)技術(shù)是應(yīng)用水準(zhǔn)測(cè)量的方法，監(jiān)測(cè)地基的沉降情況。傳統(tǒng)技術(shù)是應(yīng)用小角度測(cè)量方法。投點(diǎn)法及視準(zhǔn)線法監(jiān)測(cè)地基的沉降位移和及整體的傾斜狀況。當(dāng)今GPS技術(shù)也可應(yīng)用在變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，通常我們通過建立高興度的GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)，得到毫米級(jí)季度的嘴對(duì)平面位移與相對(duì)豎直監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，然后通過利用全站儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)對(duì)比。實(shí)踐表明GPS技術(shù)可以完全取代高精度的邊交網(wǎng)控制測(cè)量，且精度相對(duì)較高。因此在有條件的情況下，利用GPS控制網(wǎng)更加方便快捷。
3GPS技術(shù)應(yīng)用在道路橋梁工程測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)
3.1GPS技術(shù)用途廣泛：GPS技術(shù)可應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)多個(gè)領(lǐng)域。在工程測(cè)量領(lǐng)域里，GPS定位系統(tǒng)可應(yīng)用于大地測(cè)量、地殼板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、工程施工、道路橋梁建設(shè)等領(lǐng)域，可以應(yīng)用于建立各種工程監(jiān)測(cè)網(wǎng)及進(jìn)行各種繁瑣的工程測(cè)量等。進(jìn)行各種工程測(cè)繁等。自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、工程施工的自動(dòng)控制系統(tǒng)是未來GPS技術(shù)的在工程測(cè)量中的研究方向之一。
3.2利用GPS技術(shù)在進(jìn)行線路測(cè)量時(shí)不受天氣狀況的影響GPS測(cè)量技術(shù)采用的是衛(wèi)星定位原理，可以再任何的時(shí)間地點(diǎn)連續(xù)的進(jìn)行觀測(cè)工作，且可以在視線不佳的天氣或夜間進(jìn)行觀測(cè)不受天氣狀況的影響。該優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)的光學(xué)測(cè)量?jī)x器無法比擬的。
3.3GPS技術(shù)定位精度高利用GPS進(jìn)行測(cè)量其精度較傳統(tǒng)方法要提高很多。其中、短距離精度可達(dá)毫米級(jí)。其中大型建筑物、構(gòu)筑物變形監(jiān)測(cè)如果采用特殊的觀測(cè)手段方法和適當(dāng)數(shù)據(jù)處理模型和軟件后。其平面精度可達(dá)到亞毫米級(jí)。
3.4GPS技術(shù)應(yīng)用到工程測(cè)量中工作效率高GPS技術(shù)對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)具有存儲(chǔ)功能，通過計(jì)算機(jī)連接和繪圖軟件可以直接將測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)生成平面圖和斷面圖，從而大大減小了繪圖的工作量，提高了工作效率。實(shí)踐表明，GPS應(yīng)用在道橋工程測(cè)量中可大大提高工作效率，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的測(cè)量程序，從而大大的縮短了測(cè)量時(shí)間。利用GPS控制網(wǎng)進(jìn)行選點(diǎn)其靈活度高，布網(wǎng)方便，基本不受通視、網(wǎng)形的限制，特別是在地形復(fù)雜、通視困難的測(cè)區(qū)，利用GPS技術(shù)其優(yōu)越性更加明顯。
4結(jié)束語
綜上，應(yīng)用GPS技術(shù)建立道路勘探、施工控制網(wǎng)和隧道工程等領(lǐng)域具有顯著地優(yōu)勢(shì)。在道路橋梁工程領(lǐng)域，GPS技術(shù)其自身獨(dú)有的強(qiáng)大功能，充分顯示了它在工程領(lǐng)域?qū)嶋H工程測(cè)量工作中較常規(guī)控制測(cè)量手段起具有更大的適應(yīng)性和優(yōu)越性。但也同時(shí)存在著一些不足，隨著科技的發(fā)展和進(jìn)一步的研究GPS的強(qiáng)大功能將不斷完善。GPS技術(shù)將在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的更多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
作者：孟祥妹趙振東單位：黑龍江林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
