GPS測(cè)繪技術(shù)在道路工程測(cè)量中應(yīng)用
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摘要：工程測(cè)量是道路工程施工過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性直接關(guān)系到后續(xù)道路工程的施工質(zhì)量和效果，因此，必須不斷引進(jìn)更加先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)和方法，提高道路工程測(cè)量的效率和質(zhì)量。文章系統(tǒng)地分析了gps測(cè)繪技術(shù)的使用功能優(yōu)勢(shì)，并針對(duì)GPS測(cè)繪技術(shù)以及GPS測(cè)繪技術(shù)在道路工程測(cè)量工作中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行了研究，結(jié)合工程實(shí)例闡述了GPS測(cè)繪技術(shù)在道路工程測(cè)量應(yīng)用中的策略，以期為后續(xù)類似工作的開(kāi)展提供必要的參考和借鑒。
關(guān)鍵詞：公路工程；測(cè)繪；GPS技術(shù)；技術(shù)應(yīng)用
1引言
在測(cè)繪技術(shù)快速發(fā)展的背景下，一些先進(jìn)的GPS測(cè)繪技術(shù)在道路工程測(cè)量工作中發(fā)揮出了至關(guān)重要的作用。相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)，GPS測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用在測(cè)量工作效率精確性以及便捷性上都得到了全面提升，因此，受到了工程測(cè)量單位的高度重視。GPS技術(shù)是近年來(lái)科技發(fā)展所興起的一種高新導(dǎo)航定位技術(shù)，在使用過(guò)程中具有更高的定位精確性和自動(dòng)化控制功能，在公路工程測(cè)量工作中得到了普遍應(yīng)用。應(yīng)用GPS技術(shù)可充分發(fā)揮精確的定位功能，有效配合地面控制網(wǎng)及識(shí)別系統(tǒng)，建立起一套更加科學(xué)、完善的工程項(xiàng)目測(cè)量機(jī)制和方法，不僅能全面提高道路工程項(xiàng)目測(cè)繪工作的精確性和測(cè)量工作范圍，而且可以降低測(cè)繪工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工程建設(shè)單位的更高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
2GPS技術(shù)在道路工程測(cè)量工作中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析
GPS技術(shù)主要是基于衛(wèi)星定位服務(wù)的一種精確導(dǎo)航定位技術(shù)方法，GPS系統(tǒng)又稱全球定位系統(tǒng)。在GPS系統(tǒng)中主要包含空間部分、地面控制部分、用戶裝置部分等幾個(gè)重要的互動(dòng)環(huán)節(jié)，其中，空間部分主要是由24顆空間衛(wèi)星構(gòu)成，地面控制部分主要是由地面控制站、監(jiān)控監(jiān)測(cè)站、通訊系統(tǒng)等部分構(gòu)成，用戶裝置部分主要是由信號(hào)接收系統(tǒng)、衛(wèi)星天線、用戶設(shè)備等部分構(gòu)成。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，GPS系統(tǒng)逐漸進(jìn)入民用領(lǐng)域，如汽車導(dǎo)航、工程測(cè)量項(xiàng)目等，尤其是在測(cè)量領(lǐng)域有著更顯著的使用優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，使測(cè)量工作范圍更廣、測(cè)繪精度更高，且操作比較簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量等多方面優(yōu)勢(shì)。
2.1測(cè)量范圍更廣
在應(yīng)用GPS技術(shù)對(duì)道路工程進(jìn)行測(cè)量過(guò)程中，基于GPS系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效提供相應(yīng)的坐標(biāo)磁場(chǎng)和測(cè)量工作時(shí)間等多種信息內(nèi)容，不僅能全面提高測(cè)量工作的適應(yīng)性效果，而且可以在特定的測(cè)量工作環(huán)境下完成相關(guān)的測(cè)量試驗(yàn)。隨著道路工程項(xiàng)目測(cè)量技術(shù)的不斷革新和優(yōu)化，GPS技術(shù)在項(xiàng)目工程測(cè)量工作中發(fā)揮出的作用和優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯，如在道路橋梁、地殼預(yù)測(cè)、大地測(cè)量等工作領(lǐng)域中，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用日漸成熟，使得整個(gè)測(cè)量工作的可操作性更加簡(jiǎn)單，獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)精確度也得到了全面提升。GPS測(cè)繪技術(shù)原理如圖1所示。
2.2測(cè)量精度更高
應(yīng)用GPS技術(shù)開(kāi)展工程測(cè)量，可以充分使用模型和相關(guān)測(cè)量工作軟件，根據(jù)已有的地形圖像信息資料，有效確認(rèn)需要測(cè)量的工作對(duì)象，然后，通過(guò)使用空間衛(wèi)星定位技術(shù)方法來(lái)保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。相對(duì)于傳統(tǒng)的工程測(cè)量技術(shù)，在定位精確度上更高，測(cè)量數(shù)據(jù)誤差更小，并根據(jù)相關(guān)測(cè)量實(shí)踐工作分析，在50km范圍內(nèi)測(cè)量工作誤差量?jī)H為6~10m，在50~500km范圍內(nèi)測(cè)量誤差量?jī)H為7~10m。在公路工程精密定位測(cè)量工作中，GPS技術(shù)測(cè)量工作誤差量相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)方法精確度更高，如在1~300km的工程精密定位測(cè)量過(guò)程中，GPS技術(shù)所獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)精確度可以得到全面提升。
2.3實(shí)時(shí)性測(cè)量
基于GPS系統(tǒng)利用空間衛(wèi)星分布的均勻性特點(diǎn)，可以全面實(shí)現(xiàn)GPS定位測(cè)量工作的實(shí)時(shí)性效果，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期測(cè)量作業(yè)的工作模式。同時(shí)，在道路工程項(xiàng)目實(shí)際測(cè)量工作中，除了在一些比較極端的天氣環(huán)境下，GPS測(cè)量技術(shù)在使用過(guò)程中基本上不會(huì)受到測(cè)量時(shí)間、地點(diǎn)和氣候環(huán)境因素的干擾。因此，GPS定位測(cè)量技術(shù)在道路工程項(xiàng)目測(cè)繪工作中具有較高的實(shí)時(shí)性效果。
2.4操作更簡(jiǎn)單
GPS測(cè)量技術(shù)主要是基于GPS系統(tǒng)形成的一種新型測(cè)量技術(shù)方法，地面儀器設(shè)備的操作流程相對(duì)簡(jiǎn)單。因此，僅需要對(duì)測(cè)量人員進(jìn)行簡(jiǎn)單的技能培訓(xùn)，掌握測(cè)量操作技術(shù)要點(diǎn)，在一些常見(jiàn)的公路工程測(cè)量作業(yè)中，可以通過(guò)一些基礎(chǔ)性的操作即可完成精確的定位和測(cè)繪工作。例如，在一些定位測(cè)量過(guò)程中，只需要將一些儀器設(shè)備、電線等相關(guān)技術(shù)設(shè)備進(jìn)行連接，并在終端系統(tǒng)中及時(shí)收集和處理獲取的參數(shù)信息，通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備自行操作即可完成，整個(gè)操作流程非常簡(jiǎn)單。隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，GPS測(cè)量技術(shù)和相關(guān)設(shè)備的使用會(huì)不斷向智能化、小型化方向發(fā)展，因此，可以在很大程度上降低施工人員的工作強(qiáng)度，有效提高測(cè)繪工作的精確性。
3GPS技術(shù)在道路工程測(cè)量工作中的應(yīng)用策略分析
3.1工程概況
我國(guó)某地區(qū)一處公路工程的一段高速公路位于山體的邊坡位置，通過(guò)工作人員的實(shí)地勘察，發(fā)現(xiàn)本段公路所處位置有大量的含沙黏性邊坡積土，高邊坡的中下部位主要是以微風(fēng)化花崗巖混合巖體為主，山頂?shù)母叱虨?6.5m，高速公路匝道設(shè)計(jì)路面高程為43.5m，邊坡的最大高度為34.3m，總共分為三級(jí)放坡結(jié)構(gòu)：第一級(jí)為72.5~76.8m，坡比為1∶1；第二級(jí)為62.3~73.5m，坡比為1∶0.75；第三級(jí)為52.5~65.5m，坡比為1∶0.5。每一級(jí)高邊坡的高度為10.5m，每級(jí)邊坡結(jié)構(gòu)之間設(shè)置2m寬的平臺(tái)。針對(duì)本次公路工程測(cè)量工作要點(diǎn)展開(kāi)深入分析和研究，有效應(yīng)用GPS技術(shù)，提高工程測(cè)量工作的精度和效率。
3.2合理布設(shè)測(cè)量網(wǎng)
若想有效保證道路工程測(cè)繪工作的精確性，需要對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)方案進(jìn)行全面優(yōu)化和完善。首先，需要合理布設(shè)測(cè)繪工作網(wǎng)絡(luò)，保證測(cè)量網(wǎng)布設(shè)工作質(zhì)量。目前，CPS技術(shù)在測(cè)繪工作過(guò)程中的測(cè)繪精度可以調(diào)整到毫米級(jí)別，充分達(dá)到精細(xì)測(cè)繪。其次，GPS技術(shù)有靜態(tài)差分和動(dòng)態(tài)差分兩種技術(shù)方法，前者可以通過(guò)建立基站有效分析相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)信息，并對(duì)其進(jìn)行定位處理；后者屬于一種載波相位差分技術(shù)方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行定位處理。
3.3應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行放樣測(cè)量
在放樣工作中，需要在山腳開(kāi)闊地帶設(shè)置對(duì)應(yīng)的GPS基準(zhǔn)站，其中，基準(zhǔn)站的架設(shè)必須符合測(cè)量工作要求，需將基準(zhǔn)站設(shè)置在比較開(kāi)闊且地勢(shì)較高的區(qū)域，天線的上方區(qū)域不能遮擋。打開(kāi)電子手簿將藍(lán)牙與基準(zhǔn)站、流動(dòng)站之間進(jìn)行連接，設(shè)置好對(duì)應(yīng)的電臺(tái)，等到流動(dòng)站上的藍(lán)牙電臺(tái)等信號(hào)燈全部閃爍為藍(lán)燈，同時(shí)，手簿上顯示固定求解值時(shí)，GPS測(cè)量系統(tǒng)正式開(kāi)始工作。分別使用流動(dòng)站在已知的控制點(diǎn)位上進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)量的坐標(biāo)和高程進(jìn)行有效調(diào)整，同時(shí)，使用已知點(diǎn)作為校核，確認(rèn)數(shù)據(jù)無(wú)誤差后開(kāi)始正式放樣測(cè)量。在道路橋梁工程施工過(guò)程中，施工單位可應(yīng)用GPS技術(shù)，有效結(jié)合RTK技術(shù)，全面提高道路工程的測(cè)量精度。工作人員需在施工控制網(wǎng)中合理選擇測(cè)量控制點(diǎn)位，進(jìn)行GPS基站設(shè)置工作。通常情況下，需要設(shè)置兩個(gè)以上的操作站，使用控制器對(duì)其進(jìn)行對(duì)比和分析，確認(rèn)道路橋梁工程坐標(biāo)，有效提高工程測(cè)量放樣的精確性，為后續(xù)主體工程施工順利進(jìn)行提供保證。
3.4應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行平面測(cè)量
許多道路工程施工過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)的地形條件相對(duì)復(fù)雜，如果使用傳統(tǒng)的平面測(cè)量技術(shù)方法，無(wú)法滿足公路工程的建設(shè)要求，合理應(yīng)用GPS技術(shù)，可以最大限度地降低測(cè)繪區(qū)域地形條件因素所產(chǎn)生的影響。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，工作人員需確認(rèn)施工平面控制網(wǎng)等級(jí)，并選擇相應(yīng)的測(cè)繪工作坐標(biāo)系。在控制網(wǎng)中選擇地勢(shì)相對(duì)較高的位置，設(shè)置兩個(gè)以上的平面控制點(diǎn)位，安裝GPS接收裝置，然后，使用全站儀等設(shè)備進(jìn)行觀測(cè)和測(cè)量，對(duì)獲取的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)算和分析，為整個(gè)道路工程及其橋梁工程施工提供更精確的數(shù)據(jù)參數(shù)。
3.5應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行道路高程測(cè)量
我國(guó)道路工程施工規(guī)模不斷擴(kuò)大，已逐步覆蓋到一些偏遠(yuǎn)山區(qū)，由于山區(qū)地勢(shì)比較險(xiǎn)要，環(huán)境比較復(fù)雜，因此，給道路高程測(cè)量工作帶來(lái)了較大的影響和阻礙。傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)方法由于硬性條件要求相對(duì)較高，受到地勢(shì)條件因素的影響，無(wú)法滿足實(shí)際的測(cè)量要求和標(biāo)準(zhǔn)。合理應(yīng)用GPS技術(shù)，無(wú)需保持控制點(diǎn)之間的通識(shí)效果，可以基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)的功能和作用，實(shí)現(xiàn)在大面積比較復(fù)雜的地形條件下進(jìn)行高程測(cè)量工作。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量人員需要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地理?xiàng)l件和測(cè)量工作范圍要求，合理布設(shè)控制點(diǎn)位的數(shù)量和控制點(diǎn)位之間的間距大小，有效保證測(cè)繪的精確性，同時(shí)，還可以應(yīng)用靜態(tài)定位技術(shù)，有效完成后續(xù)的道路高程測(cè)量工作。
3.6應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行道路橫縱斷面測(cè)量
在道路工程橫、縱斷面測(cè)量工作中，施工單位可采用GPS測(cè)量技術(shù)方法，對(duì)施工線路的橫、縱斷面尺寸進(jìn)行測(cè)量和分析。測(cè)量人員在實(shí)際工作中可事先應(yīng)用GPS技術(shù)準(zhǔn)確測(cè)放道路工程的中線位置，然后，結(jié)合繪圖軟件設(shè)置中線樁點(diǎn)坐標(biāo)位置，對(duì)所有的樁點(diǎn)縱向斷面和道路橫斷面位置進(jìn)行測(cè)繪分析。與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)方法相比，使用GPS測(cè)量技術(shù)可保證數(shù)據(jù)信息收集工作的時(shí)效性、全面性和精確性，還可以在最大程度上降低測(cè)量人員在外業(yè)受到人為因素干擾，避免對(duì)樁體測(cè)繪結(jié)果產(chǎn)生干擾，有效控制測(cè)繪過(guò)程中的成本投入量。
3.7對(duì)道路變形量進(jìn)行監(jiān)測(cè)
由于道路橋梁工程施工規(guī)模較大，道路經(jīng)常受到周圍復(fù)雜地形環(huán)境因素的影響發(fā)生基礎(chǔ)變形，因此，必須對(duì)道路變形量大小進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)和控制。但在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中，如果使用傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，操作難度較大，變形監(jiān)測(cè)工作受到很多外部環(huán)境因素的影響，對(duì)后續(xù)的道路工程通車安全造成一定的威脅。通過(guò)引應(yīng)用先進(jìn)的GPS技術(shù)，可以有效解決傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)工作中存在的問(wèn)題。例如，將GPS技術(shù)有效運(yùn)用于道路橋梁基礎(chǔ)變形量監(jiān)測(cè)工作，可以實(shí)現(xiàn)道路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)和控制，如果施工區(qū)域地質(zhì)或是道路橋梁產(chǎn)生變形等問(wèn)題，應(yīng)用GPS監(jiān)測(cè)技術(shù)可以將獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息直接傳輸?shù)娇刂浦行?，方便工作人員分析變形問(wèn)題的具體情況。因此，在道路工程施工中，需要充分發(fā)揮GPS技術(shù)優(yōu)勢(shì)，防止道路橋梁產(chǎn)生嚴(yán)重的變形問(wèn)題，提高工程整體使用效果和穩(wěn)定性。
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述，在本次公路工程建設(shè)中，通過(guò)GPS測(cè)量技術(shù)的有效應(yīng)用，在整個(gè)測(cè)繪工作效率精確度和可靠性方面都得到了全面提升，并可以進(jìn)一步控制測(cè)繪人員的外業(yè)工作強(qiáng)度，節(jié)省不必要的人力成本，獲取的測(cè)繪成果更加科學(xué)，為整個(gè)公路工程建設(shè)質(zhì)量打下良好的基礎(chǔ)，同時(shí)，施工單位也實(shí)現(xiàn)了更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。由此可以看出，GPS測(cè)量技術(shù)在我國(guó)未來(lái)的公路工程建設(shè)中將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用，技術(shù)發(fā)展前景非常廣闊。
作者:張燕文 單位:山西工程科技職業(yè)大學(xué)