朱盼 吴浩
摘要：GPS技术在公路和铁路建设控制网络中的应用，对于GPS技术的发展和大型桥梁的控制测量都具有重要意义。为了解决GPS测量控制网络的轴线与路径控制网络中心线之间正确合理连接的问题，本文提出了一种GPS桥梁施工控制网络。该方法将边缘引入到GPS桥梁施工控制网络中。长距离约束和方位角约束避免了传统方法引起的控制网络精度失真，并更好地确保了路径的连续性以及舒适度和平滑度的设计效果。工程实践表明，通过合理合理的点分布计划和适当的数学模型，约束平差不仅可以使轴与中心线正确正確地连接，而且可以保证其精度。符合施工控制测量要求。
关键词：约束法平差，桥梁，控制测量，GPS
Research on GPS Bridge Construction Control Survey for Bridge Road Central Line Connection
ZHU Pan1 WU Hao2
（1. CCCC Second Highway Survey and Design Institute Co.， Ltd， Wuhan， Hubei Province， 430056 China; 2.China Railway Bridge Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Wuhan， Hubei Province， 430056 China）
Abstract：The application of GPS technology in highway and railway construction control network is of great significance for the development of GPS technology and the control survey of large bridges. In order to solve the problem of correct and reasonable connection between the axis of GPS survey control network and the center line of path control network， this paper proposes a GPS bridge construction control network. In this method， the edge is introduced into the GPS bridge construction control network. Long distance constraint and azimuth constraint avoid the accuracy distortion of control network caused by traditional methods， and better ensure the continuity of the path and the design effect of comfort and smoothness. The engineering practice shows that the constrained adjustment can not only make the axis and the center line correctly connected， but also ensure its accuracy through reasonable point distribution plan and appropriate mathematical model. Meet the requirements of construction control survey.
Key Words： Constraint method; Bridge; Control survey; GPS
在桥梁施工阶段，测量工作的任务是精确放样桥墩、桥台的位置和跨越结构的各个部分，并随时检查施工质量。对于中小桥，由于河窄水浅，桥墩、桥台间距离可用直接丈量的方法进行放样，或利用桥址勘测阶段的测图控制网作为施工放样的依据[1]。对于大桥或特大桥，必须建立专门的平面和高程控制网，作为放样依据[2]。
GPS测量设备已渗透到桥梁建设的各个领域，为当今的快速桥梁建设提供高质量、高效的测量服务[3]。高精度GPS技术不再局限于控制网络设计的应用，GPS-RTK实时定位技术和CORS技术也取得了空前的发展。 RTK的快速定位、高效、高精度和高可靠性已逐渐成为建筑物准实时定位和放样测量的重要手段[4]。在快速建设的概念下，在某些情况下，传统的测量仪器无法满足人力、物力、时间和环境条件有限的现场建设要求，而GPS技术长距、实时、准备、三维、快速、全天候的功能是根据该时代的发展要求量身定制的，在当今的桥梁建设中起着非常重要的作用。
然而，在公路建设研究中，公路路线控制研究的低精度与大型结构（桥梁，隧道）的控制研究的高精度之间的矛盾特别突出。因此，如何在大型结构的GPS测量控制网络所控制的轴线与路径控制网络所控制的路线的中心线之间进行正确合理的连接已成为人们普遍关注的问题。为了解决该问题，作者提出了一种约束方法，该方法满足大型结构的轴线的两端与路线的中心线之间的连接的最小偏差，以在施工控制网络中进行约束平差。
1 约束法平差的原理与方法
由于GPS施工控制网的投影面与路线施工控制的投影面之间的差异，以及两次观测的精度差异，以确保所需的网络精度GPS桥梁施工控制网络，GPS施工控制网针对横向长度约束和方位约束进行调整。其目的是在GPS控制网和路线构建控制网之间实现正确合理的连接[5]。路线GPS桥梁施工控制网是“连接”到低级路线测量控制网的高精度网。一方面，要确保桥梁“刚性”结构的施工精度;另一方面，这是有效地消除连接点。小偏转角对道路行驶安全隐患的影响。在实际操作中，有两种常见方法有一定的局限性来解决此问题。一种是将GPS施工控制网视为一个独立的控制网，以确保桥梁的施工，从而淡化了两轴之间的连接关系[6]。另一个是确保两个轴之间的连接，并使用桥梁两端的路线控制点作为GPS控制。建筑物控制网的约束条件导致GPS控制网精度的失真。因此，在GPS施工控制网中引入横向长度限制和方位角限制可以更好地确保路线的连续性以及舒适和平滑度的设计效果。
测量中带有约束条件的Gauss-Markov平差模型为
2 工程实例
2.1 GPS平面施工控制测量
高架桥位于海洋沉积平原地区，工程条件极其恶劣，地形低矮，软土层厚度超过60 m，这对控制测量的精度提出了更高的要求施工。在设计GPS施工控制网络时，控制点位置的选择要考虑到桥梁施工的特点。一方面，该点的位置不在施工道路上，并且适合GPS观测要求，另一方面，可以使这些点尽可能彼此相邻。一般可见性和相邻线控制点的放样构造原理，长边方向，GPS控制网络的构造采用“边连接”方法（图1）来增加控制网络的图形强度。
根据上述网络布局计划，总共在施工现场安装了21对GPS施工检查站，并且使用4个WILD双频增强Leica 350 GPS接收器以单模式进行观测。快速静态相对定位操作。在观测过程中，可同时观测的有效卫星数量大于4，截止高度大于15，由卫星星座和测站组成的图形（GDOP）的几何强度小于5，因此观测在两天内完成，总共获得336个基准。在对GPS观测基线的三维向量进行三维无限制拟合之后，在检测到总体误差之后，整个观测值中就不会出现总体误差。当控制网络的先验误差与后验误差完全相等时，获得的基线GPS向量的最大残留误差为9mm，最弱点的三维坐标误差为±3.1、±4.3、±3.3 mm。这表明GPS观测基线是高质量的，可用于调整二维约束。
以桥基的平均高程投影面的长度和桥轴的方位角为约束，目标函数为桥轴与道路两端之间的最小连接差。GPS桥梁施工控制网络是二维约束拟合。调整后获得的GPS施工控制网坐标结果完全可以满足桥梁施工精度要求。由于道路和桥梁建设所需的测量精度不同，桥梁两端的路线控制点的坐标与桥梁控制点的坐标之间存在显著差异。偏差示于表1。?
根据上述偏差可以看出，桥梁与路线起点之间的线位置差很小，两者基本相同。连接点的偏转角不会很小，不会影响高速车辆。在桥的另一端，由于线位置和中心线连接之间的偏差较大，因此线的设计将不美观，并且线连接处的偏转角可能较小，因此必须采取措施将其消除。线位置的偏差可以视为两组结果之间的初始数据（坐标，方位角）差异的影响。在实际操作中，可以使用以下方法来限制路线控制点和放样范围：桥梁施工控制点和从桥梁控制点到桥梁的单向“穿透”放样，路径范围用于找到最佳的连接点以解决线路连接问题。
2.2 GPS高程控制测量
GPS可以非常高精度地获得点之间的高度差。将其转换为适合工程研究的正常高差（或正高）时，必须考虑异常大地水准面校正。这种转换受到重力测量数据和其他因素的限制。目前主要使用GPS水准仪，即同名点的正常高度（或正高）和GPS地面的高度根据一定的比例获得彼此的转换率数学模型。在高架桥GPS施工控制网络中，通过三级水准连续测量6个GPS控制点，并均匀分布测量点。根据考虑了地形校正的表面调整方法，内部调整误差为8mm，外部整合精度为7mm，所有要插补的点都在模型的插值控制范围。将GPS水准法高程与四等水准相较，最大误差为-36 mm，误差均值为-2 mm，中误差为±9 mm，按照GPS施工控制网的必要精度为，可知，GPS水準法的高程精度已达到了四等水准的精度要求，可应用于施工测量。
3 结语
（1）GPS作为一种高科技的测量方法，比传统的测量方法建立桥梁施工控制网络具有更高的精度和一致性;该方法更加方便、灵活和高效。
（2）桥梁GPS施工控制网的限制调整，可以使桥梁轴线与线路两端的中心线正确衔接，并确保设计的视觉效果。
（3）采用合理、统一的测点设计方案和适当的数学模型，GPS水准法的高程测量精度可以满足施工控制测量的要求。
参考文献：
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[6]刘纪平，张用川，徐胜华，钱新林，仇阿根，张福浩.一种顾及道路复杂度的增量路网构建方法[J].测绘学报，2019，48（04）：480-488.
