摘要:本文基于筆者多年從事橋梁施工測量的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn),以GPS技術(shù)在大型橋梁控制測量中的應(yīng)用為研究對(duì)象,探討了施測的要求和流程,并結(jié)合筆者曾經(jīng)參與的某大橋測量實(shí)例,給出了具體的測量方法,全文是筆者長期工作實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論升華,相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行有著重要的參考價(jià)值和借鑒意義。

關(guān)鍵詞:GPS大型橋梁控制測量控制網(wǎng)

我國現(xiàn)階段正在修建和擬建的特大型橋梁很多因其所處的地理位置特別、施工工藝復(fù)雜、工程量巨大,對(duì)測量工作提出了更為嚴(yán)格的要求。很多常規(guī)的測量手段和方法己經(jīng)不能滿足工程上的需要,但隨著GPS技術(shù)的飛速發(fā)展,GPS技術(shù)在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛,同時(shí)也解決了很多以前無法解決的問題。GPS技術(shù)在大型橋梁平面控制網(wǎng)中的應(yīng)用卻并不多,本章就GPS技術(shù)在特大型橋梁平面控制網(wǎng)中的應(yīng)用做些探討。

1 GPS橋梁控制網(wǎng)布設(shè)原則根據(jù)控制網(wǎng)的實(shí)際與橋位區(qū)的地形條件以及橋梁本身的特點(diǎn),進(jìn)行圖上初步設(shè)計(jì),然后到實(shí)地踏勘選點(diǎn)。對(duì)于GPS控制點(diǎn)選點(diǎn)時(shí)需注意以下幾個(gè)方面。

(1)根據(jù)GPS觀測要求,要減弱干擾,保證衛(wèi)星信號(hào)的正常接收,確保觀測質(zhì)量,控制點(diǎn)要布設(shè)在四周開闊,在地面大于15°的范圍內(nèi)不得有障礙物,同時(shí)要減少多路徑效應(yīng),控制點(diǎn)周圍不得有強(qiáng)反射面,盡量避開高壓線。(2)控制點(diǎn)應(yīng)便于發(fā)展。(3)為了提高網(wǎng)點(diǎn)的精度與可靠度,不允許出現(xiàn)支點(diǎn)。(4)點(diǎn)位需布設(shè)在穩(wěn)固且宜長期保存處。

2 GPS控制網(wǎng)的施測方法研究

2.1 GPS儀器的選擇與檢驗(yàn)GPS儀器的型號(hào)多樣,精度、性能各不相同。選擇什么樣的接收機(jī)作業(yè)應(yīng)按網(wǎng)的精度要求來定,對(duì)于選定的接收機(jī)在參加作業(yè)之前,首先應(yīng)對(duì)其性能與可靠性進(jìn)行檢驗(yàn),合格后才可使用。GPS接收機(jī)的檢驗(yàn)全面檢驗(yàn)包括:一般檢視、通電檢驗(yàn)、試測檢驗(yàn)。

2.2 GPS控制網(wǎng)的外業(yè)實(shí)施方法GPS控制網(wǎng)測量的外業(yè)實(shí)施主要包括控制點(diǎn)的選點(diǎn)埋石、外業(yè)觀測、觀測成果的外業(yè)檢核等工作。(1)選點(diǎn)埋石:根據(jù)前述的選點(diǎn)原則與設(shè)計(jì)的網(wǎng)形進(jìn)行選點(diǎn)。為了保持點(diǎn)位,便以長期利用GPS點(diǎn)的結(jié)果,GPS點(diǎn)應(yīng)設(shè)置具有中心標(biāo)志的標(biāo)石,以精確標(biāo)定點(diǎn)位。點(diǎn)的標(biāo)志與標(biāo)石必須穩(wěn)定、堅(jiān)固,以利于長久保存與利用。對(duì)于大型橋梁,建設(shè)周期長,使用頻繁,為了提高GPS測量的精度,減少對(duì)中誤差,方便使用,一般建造強(qiáng)制對(duì)中觀測墩。(2)GPS測量的作業(yè)模式選取:隨著GPS技術(shù)的快速發(fā)展,出現(xiàn)了多種確定兩點(diǎn)間的相對(duì)位置的作業(yè)方法,也稱作業(yè)模式。不同的作業(yè)模式因作業(yè)方法和觀測時(shí)間不同,具有不同的應(yīng)用范圍。目前普遍使用的作業(yè)模式主要有:靜態(tài)相對(duì)定位、快速相對(duì)靜態(tài)定位、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。但對(duì)于GPS控制網(wǎng)而言,只能采用靜態(tài)相對(duì)定位、快速相對(duì)靜態(tài)定位。

3應(yīng)用實(shí)例研究

3.1平面控制網(wǎng)的布設(shè)

某長江公路大橋,橋位區(qū)覆蓋層厚度在290m～340m之間,以粘土、亞粘土、粉沙、粗沙和礫石為主。地層處下沉趨勢(shì),江南不均勻下沉顯著,據(jù)國家測繪局掌握的資料,大橋所在地區(qū)存在著每年厘米級(jí)的不均勻性地表下沉,對(duì)平面和高程控制點(diǎn)穩(wěn)定性不利。這對(duì)大橋的平面控制測量和高程控制測量的精度提出了更高的要求。GPS控制網(wǎng)的布設(shè)是為滿足大橋的勘測設(shè)計(jì)、施工放樣和大橋的變形監(jiān)測的需要,遵循“整體控制、局部加密”的原則。并且在控制點(diǎn)位置的選擇上考慮了橋梁施工的特點(diǎn),一方面將點(diǎn)的位置于施工便道以外并適于GPS觀測要求的位置,另一方面盡可能保持相鄰點(diǎn)間相互通視以及臨近線位控制點(diǎn)設(shè)站、長邊定向的施工放樣原則,某大橋的GPS平面控制網(wǎng)由18個(gè)點(diǎn)組成,網(wǎng)形為以橋軸線為公共邊的兩個(gè)大地四邊形,兩邊各擴(kuò)展一個(gè)大地四邊形,這增加了網(wǎng)的圖形強(qiáng)度。

3.2 GPS平面控制測量

3.2.1選點(diǎn)造標(biāo)

根據(jù)設(shè)計(jì)的網(wǎng)形與GPS選點(diǎn)的原則共布設(shè)18個(gè)點(diǎn)。為了方便使用以及通視的需要建造強(qiáng)制對(duì)中觀測墩。共建造觀測墩22座,其中8m高觀測墩4座、6m高觀測墩3座、3m高觀測墩H座、2m高觀測墩4座;20米深埋水準(zhǔn)點(diǎn)4座、50m、6.85m深埋水準(zhǔn)點(diǎn)各一座。依據(jù)長江兩岸地質(zhì)特點(diǎn),在基礎(chǔ)處理中分別采用了不同的加固處理方法。

3.2.2外業(yè)施測

根據(jù)上述布網(wǎng)方案以及精度指標(biāo)要求,制定了嚴(yán)密的施測方案與施測計(jì)劃。實(shí)際觀測使用了8臺(tái)GPS雙頻接收機(jī),其中5臺(tái)ASHTECH Z-xtreme型、3臺(tái)ASHTE CH-ZXⅡ型接收機(jī),其標(biāo)稱精度位5mm+1ppm,均使用相同扼徑圈天線(可達(dá)到3mm十0.5ppm)進(jìn)行觀測。觀測時(shí),觀測參數(shù)設(shè)置如下:

(1)同步觀測有效衛(wèi)星數(shù)大于等于9顆;

(2)截至高度角大于15°;(3)由衛(wèi)星星座和測站組成的圖形幾何強(qiáng)度小于等于6;(4)采樣間隔時(shí)間15秒;(5)衛(wèi)星象限分布(25±20)％;(6)連續(xù)觀測24h,整個(gè)觀測進(jìn)行了13天,共完成某大橋首級(jí)平面控制網(wǎng)觀測點(diǎn)18個(gè)及聯(lián)測國家坐標(biāo)點(diǎn)3點(diǎn),形成5個(gè)同步環(huán)。同步環(huán)和同步環(huán)之間采取邊連接。觀測中儀器設(shè)備工作正常。每天的觀測數(shù)據(jù)都及時(shí)下載,查驗(yàn)數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量,結(jié)果全部合格。

3.3基線解算為了提高GPS基線解算的精度,聯(lián)測武漢跟蹤站(WUHN)和北京房山跟蹤站(BFJS)。并采用GAMIT軟件、精密星歷、TIRF97框架,解算WH02的坐標(biāo),然后固定WH02,共解算基線84條。

3.4精度統(tǒng)計(jì)分析

(1)GPS控制網(wǎng)地心坐標(biāo):選取WUHN

GPS跟蹤站為固定點(diǎn),用GAMTI基線解算的結(jié)果進(jìn)行坐標(biāo)傳遞,WUHNGPS跟蹤站空間地心坐標(biāo)值為TI邢97(2003歷元)框架下的地心坐標(biāo)。

X=－2267749.3365m

Y=5009154.2898m

Z=3221290.6629m

平差后最弱點(diǎn)位中誤差為:±0.64cm。

(2)橋位控制網(wǎng)“54北京坐標(biāo)系”:中央子午線120度,1001、1002、1003為起算點(diǎn),投影面為高斯橢球面,觀測數(shù)據(jù)為32條GPS獨(dú)立基線邊,為三點(diǎn)約束平差方法。起算坐標(biāo):

1001:X=3502692.9000m

Y=609199.6600m

1002:X=3532461.1700m

Y=608630.4600m

1003:X=3539125.0700m

Y=589648.1700m

最弱點(diǎn):Mx=±1.78cm,My=±1.78cm,Mp=±2.66cm。最弱邊相對(duì)精度:1/48072。可以滿足路橋施工的需要。

參考文獻(xiàn)

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