GPS桥梁施工控制网的设计和施测方法研究

　　摘要：随着全球电子产业的发展，GPS全球定位系统也得到飞速发展。基于GPS高效率、高精准度、低成本的优点，GPS广泛运用于桥梁建设之中。在桥梁的建设中，GPS桥梁施工控制网的应用大大改善了传统的三角测量技术。GPS的使用也加速了现代桥梁建设的发展。本文主要阐述两个方面：GPS桥梁施工控制网设计；控制网的施测方法。
　　关键词：GPS；桥梁施工控制网；设计；施测方法；研究
　　
　　一、 GPS桥梁施工控制网设计
　　近几年，我国的桥梁建设迅速，相继建设了各类的大桥，尤其是我国的杭州湾跨海大桥的建设，更进一步展示我国在桥梁建设中的发展，桥梁建设的科学技术的水平已基于世界前列。
　　桥梁的建设，是一个相对特殊的建设行业，对建设数据的精准度有很高的要求，加上现代桥梁建设正朝着结构复杂、新颖，施工难度大的特点。因此对测量的控制网的精准度、基准的设计提出了更高的要求。桥梁测量的精准度直接会影响到后期的桥梁建设。但是桥梁施工控制网的精准计算是一项系统的复杂工程。在目前的桥梁建设中对精准度的计算可行性强的公式还没有建立。这就要求桥梁设计要基于建设中可能的因素进行合理的考虑，下面就介绍目前控制网的常用设计。
　　（一）GPS控制网的精准度设计。在桥梁建设中，用于施工的平面控制网的建立必须是精准的。在控制网的建立上可依据所设计的桥梁结构、桥长、桥墩来确定。
　　1.依据桥梁长度来确定控制网的建立。其实，这种确定方法比较简单、粗糙。在大型桥梁的建设中，这种确定方法的误差较大。单单依据桥长这一因素来考虑，往往会忽视因桥梁结构、地理环境等影响因素。对桥梁的建设造成较大误差，难以保证施工质量。因此，这种单一的确定方法，在现代的桥梁建设中使用比较少。
　　2.依据桥梁结构来确定控制网的建立。在桥梁建设中，依据设计桥梁的结构来估算桥梁架设的误差，很好的确保了桥梁架设精准。由于这种方法的实用性，所以得到广泛使用，建立了各种桥梁在桥轴线长度的误差等数据库资源。
　　3.依据桥梁的桥墩来确定控制网的建立。这项的确定比较复杂，这里不做系统的分析。
　　（二）控制网的基准设计
　　1.桥梁施工坐标系简介。桥梁施工坐标系是GPS控制网的基准，坐标系中包括尺度标准、置基准、方位基准三个部分。然而这三部分的基准测量和确定是一项比较复杂和难准确实现的工作。比如：如何很好的对尺度标准的确立，就是比较系统化的工作。
　　2.在控制网中，坐标系的长度投影变形是不可以避免的。所以要做到尽量的减少误差，提高精度。在目前的桥梁建设中，一般通过控制网的精准度来控制桥梁设计，桥梁的最大形变量。现在国内的桥梁建设趋于大型桥梁的建设，尤其是像杭州湾跨海大桥之类的跨海大桥，对控制网的精准度要求更高，简单的勘测系统是无法满足其精准的要求，需要建立有效的桥梁施工坐标系，可以很好的减少因为精准度而造成的桥梁建设质量问题。很大程度上可以延长大桥的实际使用寿命。
　　（三）控制网的网形设计。目前的GPS控制网，拥有比较健全的三位定位功能，在定位和网形设计上比较多变。在桥梁控制网网形设计上，GPS下的三角网更加的强大，拥有比较完善的图形功能，很大程度上保障了桥梁建设所需要的精准度。而在网形的设计中，点位选择也是非常关键的。
　　1.GPS控制网点的位置应选择在土层坚实、受施工影响小的地方，避免后期的施工的影响。
　　2.由于信号的传输在这个过程中非常的重要，所以在控制点的设计上，应该尽量在开阔、高地段，避免因为障碍物的原因造成的信号传输受到干扰，数据不健全的现象。
　　3.点位的密度也是需要把握的。合理的点位密度可以很好的对全桥甚至其附属工程的控制，形成很全面的控制网。
　　二、GPS桥梁施工控制网的施测方法研究
　　（一）目前的桥梁控制网的GPS至少有4台接收机。在施测前，要根据桥梁所处的地理环境、所要测量的区域大小、所要求的精准度、施测区域的天气变化，随时调整施测策略，以保障满足桥梁建设所需精准进行。
　　（二）由于GPS属于电信号传播，在施测过程中，像手机、对讲机等设备不能使用。这些设备在测量中使用，对GPS控制网的双频接收机的信息接受产生较大的影响，甚至会很大程度上影响GPS的正常定位测量。
　　（三）在进行测量前，对设备的检验是必不可少的。要必须确保设备的信息接收和设备的联络没有故障。如：开机前对接收机和天线等重要部件的检查是非常重要的，保障这些基础设施的正常工作。
　　（四）GPS控制网精准施测后所形成数据的处理也是关键。对后期数据的处理主要包括控制网平差和基线的有效解算两个环节，是数据处理的核心部分。
　　1. 控制网平差是在根据确定的坐标系对数据进行二维、三维的约束平差计算。
　　2. 基线是控制网平差的基础。在目前的桥梁建设中，桥梁的GPS控制网的基准线一般<10km。在对基准的解算中，采用比较好的专业软件就可以很好的做到。在基准线检验合格后，以基准线作闭合图形。在桥梁的建设中，进行平差，按照“一个位点一个方向”的方法进行转换。可以很好的得到GPS控制网的各点施工坐标。
　　（五）桥梁施工队伍的专业素养
　　如今，GPS控制网在桥梁的建设之中的运用越来越广泛，专业化的人员设计对施测的进行也是必要的。现在的桥梁工程建设，越来越要求更加全面的人才。尤其是在电子、信息管理、土木工程类的人才要求比较大。传统的人才模式是无法使用GPS控制网在桥梁建设中的开展。建立好人才培养与引进机制对我国桥梁建设也是至关重要的。
　　三、 结语
　　我们可以看到，传统的三角测量方式已无法适应现代的桥梁建设。GPS定位系统凭借完善的电子系统，具备精准度高、高效率特点，逐渐成为现代桥梁施工测量控制网设计的主角。在桥梁建设中，处理好GPS控制网的设计和测试方法，对改善桥梁的质量至关重要。但是，我们也应该知道，GPS定位系统在桥梁建设上还不够完善。尤其在精准度设计、测试方法等的关键领域还有待新技术的突破，才能更好的服务现代桥梁建设事业，使得桥梁建设技术更加完善。
　　
　　参考文献：
　　[1]吴迪军.GPS桥梁施工控制网设计和施测方法研究[J].桥梁设计；2009；6
　　[2]周世林；吴迪军.GPS桥梁施工控制网设计及应用分析[J].铁道勘察；2009（06）
　　[3]陈文通.GPS在特大桥施工控制网测量中的应用[J].福建建筑；2007（05）