摘要：本文結(jié)合我國(guó)公路橋梁工程測(cè)繪工作的實(shí)際，分析了測(cè)量技術(shù)和測(cè)繪技術(shù)在公路橋梁設(shè)計(jì)施工前后及工程監(jiān)測(cè)上的重要意義，著重探討了水準(zhǔn)儀、全站儀、RTK、GPS等技術(shù)設(shè)備在實(shí)現(xiàn)公路橋梁測(cè)量上應(yīng)用的條件、優(yōu)勢(shì)及基本技術(shù)方法，并對(duì)后期測(cè)量結(jié)果的整理、精度校正與計(jì)算，以及圖形的繪制方法和手段進(jìn)行簡(jiǎn)要地介紹，旨在為提高我國(guó)公路橋梁工程測(cè)繪工作的質(zhì)量，促進(jìn)測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展提供借鑒。
關(guān)鍵詞：公路橋梁工程；測(cè)量技術(shù)；水準(zhǔn)儀；全站儀；RTK；GPS；應(yīng)用
1引言
在公路橋梁工程的建設(shè)施工過(guò)程中，需要在設(shè)計(jì)前期對(duì)工程所在區(qū)域的地形、地質(zhì)、水文等條件進(jìn)行全面地勘測(cè)，并在施工環(huán)節(jié)對(duì)工程進(jìn)行詳細(xì)地測(cè)量放樣，以此為工程設(shè)計(jì)與施工提供精準(zhǔn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)指導(dǎo)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)施工環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。因此，測(cè)量、測(cè)繪工作是公路橋梁工程建設(shè)必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其技術(shù)的適用與否，以及測(cè)量的手段與方法的規(guī)范與否，直接影響著測(cè)量的精度和計(jì)算的結(jié)果，從而也極大影響著工程建設(shè)的進(jìn)度、品質(zhì)與實(shí)施成本，因此促進(jìn)測(cè)量技術(shù)的優(yōu)化，強(qiáng)化測(cè)量工作的監(jiān)管便成為工程建設(shè)施工工作的重要內(nèi)容。
2水準(zhǔn)儀測(cè)量技術(shù)在道路橋梁工程中的應(yīng)用
水準(zhǔn)儀測(cè)量是通過(guò)測(cè)量水平視線上兩點(diǎn)間高差的幾何原理來(lái)予以實(shí)現(xiàn)的，水準(zhǔn)測(cè)量是目前高程測(cè)量手段中精度最高的一種測(cè)量方法，其需要通過(guò)儀器的安置、粗平、瞄準(zhǔn)、精平、讀數(shù)五個(gè)步驟來(lái)予以完成，具有操作便捷簡(jiǎn)單、測(cè)量效率高、數(shù)據(jù)直觀精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。水準(zhǔn)儀的測(cè)量原理與方法如圖一所示，假設(shè)在地面上有A、B兩點(diǎn)，測(cè)得A點(diǎn)的高程為HA、為求B點(diǎn)的高程HB，就需要在A、B兩點(diǎn)之間安置水準(zhǔn)儀，并在A、B兩點(diǎn)各豎立一把水準(zhǔn)尺，通過(guò)水準(zhǔn)儀讀取水平視線在前視尺截取的讀數(shù)為a，后視尺上截取的讀數(shù)為b，那么便可根據(jù)讀數(shù)求A、B兩點(diǎn)的高差為：hAB=a-b,那么B點(diǎn)的高程就為HB=HA+hAB水準(zhǔn)測(cè)量的人工參與因素較多，因此測(cè)量需嚴(yán)格按照水準(zhǔn)測(cè)量操作的規(guī)程予以進(jìn)行，使用的儀器也必須經(jīng)過(guò)有關(guān)部門(mén)校核，并在使用之前對(duì)精度進(jìn)行校驗(yàn)，每相鄰兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)還需進(jìn)行閉合測(cè)量。此外，對(duì)于加密的水準(zhǔn)點(diǎn)要進(jìn)行閉合和復(fù)核，且應(yīng)做好作好詳細(xì)的記錄，以備后期數(shù)據(jù)的校正與處理。由于水準(zhǔn)儀測(cè)量實(shí)施過(guò)程中對(duì)地面的水平角度要求較高，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜地形的勘測(cè)與施工測(cè)量，再加上現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展發(fā)展，水準(zhǔn)儀便逐漸作為全站儀、GPS等測(cè)量技術(shù)的輔助設(shè)備，并配備測(cè)微器、水準(zhǔn)尺等精度配套儀器，在實(shí)現(xiàn)GPS確定工程平面位置的基礎(chǔ)上，利用水準(zhǔn)儀加測(cè)微器將高程從控制點(diǎn)導(dǎo)出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工程控制點(diǎn)及放線更加精準(zhǔn)地測(cè)量。
3全站儀測(cè)量技術(shù)在道路橋梁工程中的應(yīng)用
全站儀是當(dāng)下應(yīng)用最為廣泛的電子速測(cè)儀器，因其能夠?qū)崿F(xiàn)一次架設(shè)，便可完成對(duì)測(cè)站上水平角、垂直角、距離、高差、坐標(biāo)、導(dǎo)線、交會(huì)定點(diǎn)、放樣測(cè)量等全部的測(cè)量工作并在水平測(cè)距上具有極高的測(cè)量精度（隨著技術(shù)的發(fā)展，其在高程測(cè)量的精度上也逐漸與水準(zhǔn)儀持平），還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集與處理，所以，一般在對(duì)坐標(biāo)精度要求較高的測(cè)量工程中，全站儀是首選的測(cè)量?jī)x器。以全站儀在橋梁工程中的高程放樣測(cè)量為例，在利用全站儀對(duì)橋梁工程進(jìn)行放樣測(cè)量前，需要根據(jù)橋梁道路的導(dǎo)線點(diǎn)增設(shè)施工控制點(diǎn)組成的施工控制網(wǎng)（三角網(wǎng)、符合或是閉合導(dǎo)線），對(duì)于設(shè)計(jì)精度要求較高的重要工程，還要對(duì)全橋的控制網(wǎng)進(jìn)行全面地檢查和復(fù)測(cè)，并根據(jù)施工建設(shè)的需要，采取必要的施工控制點(diǎn)加密。以此為基礎(chǔ)，就可利用三角測(cè)量方法對(duì)橋墩高程進(jìn)行精準(zhǔn)地測(cè)量與監(jiān)測(cè)（見(jiàn)圖2）將全站儀架設(shè)于已知水準(zhǔn)點(diǎn)和橋墩中間的垂線之上，保證前后的視距在400ln以?xún)?nèi)，以此測(cè)得橋墩的標(biāo)高為H1，與設(shè)計(jì)標(biāo)高H2相減，得到高差h3，通過(guò)測(cè)得全站儀與實(shí)際標(biāo)高控制點(diǎn)的距離S以及角度∠1，得到D=S×cos∠1，h=S×sin∠1，那么h1=h-h3,以此得出∠2的數(shù)值，∠1與∠2相減，并將全站儀照準(zhǔn)部向下旋轉(zhuǎn)剛才所求出的角度，在橋墩上標(biāo)記即為設(shè)計(jì)高程。全站儀雖然操作便捷，且采集數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化地獲取和處理，但其對(duì)地形及通視的要求較高，在地形復(fù)雜地區(qū)使用起來(lái)較為耗時(shí)耗力，因此在通視條件和地形條件較差的情況下，就需采取GPS-RTK測(cè)量技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)更加高效的測(cè)量及數(shù)據(jù)處理工作了。
4GPS-RTK測(cè)量技術(shù)在道路橋梁工程中的應(yīng)用
GPS技術(shù)極大優(yōu)化了水準(zhǔn)儀和全站儀無(wú)法在復(fù)雜地形和通視條件較差環(huán)境下進(jìn)行高效測(cè)量的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候、全地形、高效快速地對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。該測(cè)量技術(shù)分為靜態(tài)GPS測(cè)量和動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量（即RTK），但由于在精度上比全站儀和水準(zhǔn)儀低，在對(duì)精度要求不高的時(shí)候（比如在對(duì)道路的路基部分、橋梁的樁基和承臺(tái)進(jìn)行工程勘測(cè)和放樣測(cè)量）可以予以使用，亦或是配合全站儀和水準(zhǔn)儀等儀器，從而實(shí)現(xiàn)更加快速、全面而精準(zhǔn)地?cái)?shù)據(jù)采集。
4.1靜態(tài)GPS技術(shù)的應(yīng)用
靜態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)首先需要對(duì)GPS控制網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)，依照工程建設(shè)施工的需要，設(shè)置一定的精度指標(biāo)，選備合適的控制網(wǎng)圖形、基線長(zhǎng)度和控制網(wǎng)基準(zhǔn)。然后利用GPS接收器，將其安置在固定的地點(diǎn)，安置時(shí)間根據(jù)測(cè)量需求予以確定，多站數(shù)據(jù)匯總后，使用專(zhuān)業(yè)解算軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。靜態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)相較于RTK測(cè)量技術(shù)來(lái)說(shuō)精度較高，而且測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定，可以用于大范圍內(nèi)的對(duì)地形及全面工程的控制測(cè)量。完成測(cè)量數(shù)據(jù)采集后，需利用專(zhuān)業(yè)的軟件對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、校正和計(jì)算，經(jīng)過(guò)GNSS基線處理和網(wǎng)平差，達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)的專(zhuān)業(yè)化檢測(cè)和精度處理，對(duì)于誤差較大的數(shù)據(jù)，則需根據(jù)實(shí)際的工程建設(shè)需求進(jìn)行重新地布網(wǎng)觀測(cè)。
4.2RTK技術(shù)的應(yīng)用
RTK又叫做實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分測(cè)量，其測(cè)量原理是通過(guò)載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分的方法，獲得測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)，因此也稱(chēng)之為動(dòng)態(tài)GPS。該技術(shù)利用流動(dòng)站固定整周模糊度后，手扶測(cè)量桿，在較好的觀測(cè)條件下，僅利用幾個(gè)歷元數(shù)據(jù)，就能獲得厘米級(jí)的測(cè)量成果，而且RTK的測(cè)量距離一般都在10公里左右，所以在常規(guī)測(cè)量的時(shí)候，只需要基準(zhǔn)站架設(shè)一次，就可以快速完成測(cè)量工作。RTK測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)是精度較低、穩(wěn)定性較差，但能做到高效、經(jīng)濟(jì)快速地測(cè)量，故其一般在公路橋梁工程的測(cè)量應(yīng)用中適用于小范圍的圖根控制測(cè)量或者厘米級(jí)點(diǎn)位采集。
5結(jié)語(yǔ)
測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用大大提高了我國(guó)公路橋梁建設(shè)的質(zhì)量與效率，實(shí)現(xiàn)了高精度設(shè)計(jì)與監(jiān)測(cè)條件下建設(shè)成本的不斷降低，相關(guān)部門(mén)和人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)測(cè)量工作和技術(shù)的管理與監(jiān)控，不斷優(yōu)化各項(xiàng)測(cè)量技術(shù)實(shí)施的條件與環(huán)境，從而全面提高我國(guó)道路橋梁建設(shè)工程前、中、后期的測(cè)量與數(shù)據(jù)處理水平，從而為我國(guó)現(xiàn)代化交通網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與快速發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
