基于GPS技术的某桥梁控制测量实施流程研究

2022-09-11

1 GPS桥梁控制网布设原则

根据控制网的实际与桥位区的地形条件以及桥梁本身的特点, 进行图上初步设计, 然后到实地踏勘选点。对于GPS控制点选点时需注意以下几个方面。

(1) 根据GPS观测要求, 要减弱干扰, 保证卫星信号的正常接收, 确保观测质量, 控制点要布设在四周开阔, 在地面大于150的范围内不得有障碍物, 同时要减少多路径效应, 控制点周围不得有强反射面, 尽量避开高压线。 (2) 控制点应便于发展。 (3) 为了提高网点的精度与可靠度, 不允许出现支点。 (4) 点位需布设在稳固且宜长期保存处。 (5) 为了满足桥梁采用常规方法施工放样的需要, 每个控制点应至少与两个方向通视, 同时注意控制点与主要放样建筑物的几何图形强度。

2 GPS控制网的外业实施方法

GPS控制网测量的外业实施主要包括控制点的选点埋石、外业观测、观测成果的外业检核等工作。

2.1 选点埋石

根据前述的选点原则与设计的网形进行选点。为了保持点位, 便以长期利用GPS点的结果, GPS点应设置具有中心标志的标石, 以精确标定点位。点的标志与标石必须稳定、坚固, 以利于长久保存与利用。对于大型桥梁, 建设周期长, 使用频繁, 为了提高GPS测量的精度, 减少对中误差, 方便使用, 一般建造强制对中观测墩。

2.2 GP S测量的作业模式选取

静态相对定位模式是将两台或多台GPS接收机分别安置在一条或多条基线的两端, 同步观测4颗以上卫星, 观测时间在45min以上。采用这种方法, 其基线相对定位精度可达5mm+1ppm*s, s为基线长度。采用这种方法作业时, 使观测基线构成一系列的闭合环, 用于外业检核, 因此其观测精度与可靠性较高。主要应用于全国性或国家级大地控制网的建立、地壳运动或工程变形监测网的建立、精密工程控制网的建立等。

快速静态定位模式一般在测区中央选择一基准站, 并安置一台接收机连续跟踪所有可见卫星, 另一台接收机依次到各流动站, 每点观测几分钟即可达到与静态相对定位相当的精度。其优点是速度快、精度高、能耗低, 缺点是构不成闭合环, 可靠性差, 因此主要应用于一般控制网的测量与加密、工程测量、地籍测量及碎部测量等。因此就GPS桥梁控制网而言采用静态相对定位。

3 应用实例研究

3.1 平面控制网的布设

某长江公路大桥, 桥位区覆盖层厚度在290m～340m之间, 以粘土、亚粘土、粉沙、粗沙和砾石为主。地层处下沉趋势, 江南不均匀下沉显著, 据国家测绘局掌握的资料, 大桥所在地区存在着每年厘m级的不均匀性地表下沉, 对平面和高程控制点稳定性不利。这对大桥的平面控制测量和高程控制测量的精度提出了更高的要求。GPS控制网的布设是为满足大桥的勘测设计、施工放样和大桥的变形监测的需要, 遵循“整体控制、局部加密”的原则。并且在控制点位置的选择上考虑了桥梁施工的特点, 一方面将点的位置布于施工便道以外并适于GPS观测要求的位置, 另一方面尽可能保持相邻点间相互通视以及临近线位控制点设站、长边定向的施工放样原则, 某大桥的GPS平面控制网由18个点组成, 网形为以桥轴线为公共边的两个大地四边形, 两边各扩展一个大地四边形, 这增加了网的图形强度。

3.2 GPS平面控制测量

3.2.1 选点造标

根据设计的网形与GPS选点的原则共布设18个点。为了方便使用以及通视的需要建造强制对中观测墩。共建造观测墩22座, 其中8m高观测墩4座、6m高观测墩3座、3m高观测墩5座、2m高观测墩4座;20m深埋水准点4座、50m、6.85m深埋水准点各一座。依据长江两岸地质特点, 在基础处理中分别采用了不同的加固处理方法。

3.2.2 外业施测

根据上述布网方案以及精度指标要求, 制定了严密的施测方案与施测计划。实际观测使用了8台GPS双频接收机, 其中5台ASHTECH Z-xtreme型、3台ASHTECH-ZXⅡ型接收机, 其标称精度位5mm+1pp m, 均使用相同扼径圈天线 (可达到3mm十0.5ppm) 进行观测。观测时, 观测参数设置如下: (1) 同步观测有效卫星数大于等于9颗; (2) 截至高度角大于15°; (3) 由卫星星座和测站组成的图形几何强度小于等于6; (4) 采样间隔时间15s; (5) 卫星象限分布 (25士20) %; (6) 连续观测24h, 整个观测进行了13天, 共完成某大桥首级平面控制网观测点18个及联测国家坐标点3点, 形成5个同步环。同步环和同步环之间采取边连接。观测中仪器设备工作正常。每天的观测数据都及时下载, 查验数据观测质量, 结果全部合格。