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GPS技术在桥梁测量控制网中应用和

收藏本文 2023-12-22 点赞:13390 浏览:56888 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着交通事业的不断发展,我国的桥梁建设而也进入了一个新的时期,已经将重点放在新技术的革新上,其中测量是建设的先行步骤,由于在我国待建的桥梁中,很多地理环境十分恶劣,采用传统的测量方法无法满足要求,因此,急需一种测量技术能够准确的进行桥梁的测量。本文重点研究了GPS技术在桥梁测量中的应用,从其原理出发,对桥梁控制网的设计、选点以及布设等等做了详细的阐述。
关键词:GPS桥梁测量控制网
Abstract : with the development of traffic, bridge construction of our country has entered a new period, has been focusing on new technology innovation, in which the measurement is to build the first step, because in our country building bridges, many geographical environment is very bad, for the traditional measurement method to satiy the requirements, therefore, need a measurement technology can accurately bridge measurement. This paper focuses on the GPS technology in bridge measurement, the principle, the bridge control network design, selection and layout and so on in detail.
Key words: GPS bridge measurement and control network

1 GPS简介及其测量特点

GPS(Global Position System)能为用户提供精密的三维坐标、速度和时间等技术参数的新一代测量技术。它具有全球性、全天侯、连续性、实时性等特性,广泛用于大地、工程、航空摄影测量以及地形测量等各个方面。在测量防面,GPS主要有以下特点:
(1)测站之间无需通视:这样既可大大减少测量工作的成本和时间,又使点位的选择变得甚为灵活。
(2)定位精度高:一般双频GPS接收机基线解精度与红外仪相当,但随着距离的增长,GPS测量优越性愈加突出。
(3)观测时间短:采用GPS布设一般等级的控制网时,在每个测站上的观测时间一般在1-2小时左右,采用快速静态定位的方法,在小于20km的短基线上,只需5min观测时间即可。
(4)提供三维坐标:GPS测量不仅可以精确测定观测站水平位置,可以精确测定观测站的大地高程。
(5)操作简便:GPS测量具有高自动化性能。在观测中测量员的任务非常简单,是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态。而其它观测工作如跟踪观测,卫星的捕获等均由仪器自动完成。
(6)全天候作业:GPS观测可在任何地点,任何时间连续地进行,一般不受天气状况的影响。

2 GPS桥梁控制网的技术设计

2.1 GPS控制网的精度设计

根据相关规范,可以按照精度要求将GPS网分成六个等级,分别是: AA、A、B、C、D、E。计算各级GPS网相相邻节点之间的基线长度的精度,可以采用下式:
(1)
其中表示的是网中相邻点间的距离,a表示固定误差,单位为毫米;b表示比例误差,单位为毫米; d表示相邻点间的距离,单位为千米。不同等级的GPS网,其精度要求也各不相同,具体见表1所示。
由于在精密工程的测量中,测量的范围比较小,标准上需要参照C级以上GPS网的相关要求来进行实施。对于大型桥梁的控

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制网,要求是桥墩的中心相对于桥轴线方向,其误差应该小于或者等于2厘米,计算出点位中的误差,应该小于或者是等于8毫米,这和C级GPS控制网的精度是相当的。所以,对于大型桥梁控制网来说,应该将其精度测量等级制定在C级以上来进行施测。
表1 GPS网精度分级表级

2.2 GPS控制网的基准设计

在GPS控制网的基准设计时,必须注意以下三个问题:
(1)首先应该选择足够的地面坐标系下的起算数据,使之与GPS测量的数据相重合,这样就能够将GPS测量的成果转化到我们所需要的地面坐标系中来,也可以对地方控制点进行足够的联测。在对联测点进行选择的时候,要考虑到能够很好地利用旧资料,也应该注意不能因为旧资料的精度而影响了GPS网的高精度,同时,兼容性的问题也应该引起重视,在实际联测中,一般起算点的个数应该大于3个。
(2)为了能够使所布设的GPS网与旧资料中的成果相吻合,可以多设置起算点数量,如果没有此要求,则选择3到5个起算点即可,这样不仅能够保证新老坐标的一致性,也很好的保持了GPS网的原有精度。同时,也应该注意到将起算点均匀的分布在GPS网的周围,这样就能够保证点位精度的均匀性。
(3)为了保证连续性和正确性,应该将GPS网的坐标与测区原有坐标设置成一致,如果采用独立的坐标系,则必须掌握以下参数:子午线,参考椭球,坐标系的投影面,测区平均高程的异常以及起算点的坐标[3]。

2.3 GPS控制网的网形设计

GPS网常用的布网形式有以下几种形式:
(1)跟踪站式
这种方式的观测方法是在不同的测站上,固定数台GPS接收机,常年不间断的连续观测。这是形式的GPS网,由于连续观测的观测时间长、数据量大,会产生很对的多余观测数据,能够达到很高的精度。在建立GPS跟踪站中,这种布网形式采用较多,而对于普通用途的GPS网来说就没有必要采用这种方式。
(2)会战式
这种方式的GPS网,首先将多台GPS接收机组织起来,在某段特定的时期内,一次性共同作业,GPS网点分批完成,具体的操作方法是:首先将接收机放在某批点上进行多天、长时段的同步观测,测量一组数据后,再将接收机移至另外一批点上,采用相同的方式进行观测,直到测量完所有的点。这种方式的GPS网的精度较高,尤其是在尺度精度方面的优势明显,一般在布设A、B级网中应用较多。
(3)同步图形扩展式
这种方式是指GPS网以同步图形的形式相互连接,并且扩展,从而构成了具有一定数量的独立环。具体的操作过程是:将多台接收机放置在不同的测站上,在一段时间内进行同步观测,然后迁移到其它的测站,用同样的方法进行测量,每次的观测形成一个同步图形。这种形式能够提高扩展的速度,图形强度也较高,方法简单可靠,是布设GPS网时最常用的一种布网形式[4]。

3 GPS平面施工控制测量实例简析

某长江高速公路大桥,桥梁是双向六车道高速公路标准,桥位区覆盖层厚度的范围为290m~340m,桥梁主要是以粘土、亚粘土、粉沙、粗沙和砾石为主。为了保证施工质量的要求,在施工过程中,必须对控制测量的精度进行严格控制,另外在选择GPS观测点的位置,应该尽量考虑到如何保证相邻点间相互通视以及邻近线位控制点设站、长边定向的施工放样原则,另外,要考虑到施工中的安全,方便。

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