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水准仪测量技术在道路桥梁工程中的应用

日期:2021/7/24 Click:691
4GPS-RTK测量技术在道路桥梁工程中的应用GPS技术极大优化了水准仪和全站仪无法在复杂地形和通视条件较差环境下进行高效测量的缺点,能够实现全天候、全地形、高效快速地对控制点进行测量。
本文结合我国公路桥梁工程测绘工作的实际,分析了测量技术和测绘技术在公路桥梁设计施工前后及工程监测上的重要意义,着重探讨了水准仪、全站仪、RTK、GPS等技术设备在实现公路桥梁测量上应用的条件、优势及基本技术方法,并对后期测量结果的整理、精度校正与计算,以及图形的绘制方法和手段进行简要地介绍,旨在为提高我国公路桥梁工程测绘工作的质量,促进测绘技术的发展提供借鉴。

1引言

在公路桥梁工程建设施工过程中,需要在设计前期全面测量工程所在地区的地形、地质、水文等条件,在施工过程中详细测量工程放样,为工程设计和施工提供正确的基础数据指导,实现施工过程的动态监测。因此,测量、测绘是道路桥梁工程建设不可或缺的重要环节,其技术适用与否,测量手段与方法规范与否直接影响测量精度和计算结果,大大影响工程建设进度、质量和实施成本,促进测量技术优化,加强测量工作监督成为工程建设工作的重要内容。

2水平仪测量技术在道路桥梁工程中的应用

水平仪测量是通过测量水平视线上两点间高差的几何原理实现的,水平测量是目前高度测量手段精度最高的测量方法,需要通过设备配置、粗平、瞄准、精平、读数5个步骤完成,具有操作简单、测量效率高、数据直观准确等优点。水准仪的测量原理与方法如图一所示,假设在地面上有A、B两点,测得A点的高程为HA、为求B点的高程HB,就需要在A、B两点之间安置水准仪,并在A、B两点各竖立一把水准尺,通过水准仪读取水平视线在前视尺截取的读数为a,后视尺上截取的读数为b,那么便可根据读数求A、B两点的高差为:hAB=a-b,那么B点的高程就为HB=HA+hAB水准测量的人工参与因素较多,因此测量需严格按照水准测量操作的规程予以进行,使用的仪器也必须经过有关部门校核,并在使用之前对精度进行校验,每相邻两个水准点还需进行闭合测量。

此外,关闭和讨论加密的水平点,并做好详细记录,以备后期数据的校正和处理。由于水平仪测量实施过程中对地面水平角度的要求较高,难以实现复杂地形的测量和施工测量,加上现代测量技术的发展,水平仪逐渐成为全站仪、GPS等测量技术的辅助设备,配备测量仪、水平尺等精度辅助设备,在实现GPS确定工程平面位置的基础上,利用水平仪和测量仪将高度从控制点导出,实现工程控制点和放线的更准确的测量。

3全站测量技术在道路桥梁工程中的应用

全站测量仪是目前应用最广泛的电子速度测量仪器,可以实现一次架设,完成测量站上的水平角、垂直角、距离、高差、坐标、导线、交叉定点、放样测量等所有测量工作,水平测量距具有极高的测量精度(随着技术的发展,高度测量精度也与水平仪保持平衡)以全站仪在桥梁工程中的高程放样测量为例,在利用全站仪对桥梁工程进行放样测量之前,必须根据桥梁道路的导线点增设施工控制点构成的施工控制网(三角网、符合或关闭导线),对设计精度要求高的重要工程,对桥梁的控制网进行全面检查和再测,根据施工建设的需要,对必要的施工控制点进行加密。

以此为基础,可以利用三角测量方法正确测量和监测桥墩的高度(见图2)将全站仪架设在已知水平点和桥墩中间的垂线上,保证前后视距在400ln以内,桥墩的高度为H1,与设计高度H2相减,得到高差h3,通过测量全站仪与实际高度控制点的距离S和角度1,得到D=S×cos63,h=S×631,h1=h-3,得到2的值,1和2全站仪操作方便,采集数据正确,可自动获取和处理,但对地形和通视的要求高,在地形复杂地区使用需要时间,因此通视条件和地形条件差时,需要采用GPS-RTK测量技术,实现更高效的测量和数据处理。

4GPS-RTK测量技术在道路桥梁工程中的应用

GPS技术大大优化了水平仪和全站仪在复杂地形和通视条件差的环境下无法高效测量的缺点,实现了全天候、全地形、高效快速测量控制点。该测量技术分为静态GPS测量和动态GPS测量(RTK),但由于精度低于全站计和水平计,因此在对精度要求不高的情况下(例如,对道路的路基部分、桥梁的桩基和承载台进行工程测量和放样测量)

4.1静态全球定位系统技术的应用

静态全球定位系统测量技术首先需要布局全球定位系统控制网,根据工程建设施工的需要设置一定的精度指标,选择合适的控制网图形、基线长度和控制网标准。然后利用GPS接收器接收器将其安装在固定位置,并根据测量需要确定安装时间。多站数据汇总后,使用专业解决软件处理数据。静态GPS测量技术与RTK测量技术相比精度高,测量结果稳定,可用于大范围内地形和全面工程的控制测量。测量数据收集完成后,应使用专业软件处理、校正和计算收集的数据,通过GNSS基线处理和网络平差,实现数据专业化检测和精度处理,误差大的数据应根据实际工程建设需求重新进行网络观测。

4.2RTK技术的应用

RTK又称实时动态积分测量,其测量原理是通过载波相位动态实时积分的方法,获得测量点的坐标,因此也称为动态GPS。该技术利用移动站固定整周的模糊度后,扶手测量棒在较好的观测条件下,仅利用几个历史数据就可以得到厘米级的测量成果,而且RTK的测量距离一般在10公里左右,因此在通常的测量时,只要在基准站架设一次,就可以迅速完成测量。RTK测量技术的特点是精度低、稳定性差,但能够高效、经济快速地测量,因此一般适用于公路桥梁工程的测量应用程序中小范围的图根控制测量集厘米级点。

测量技术的发展和应用大大提高了我国公路桥梁建设的质量和效率,实现了高精度设计和监测条件下建设成本的降低,有关部门和人员应进一步加强测量工作和技术的管理和监测,不断优化各测量技术实施的条件和环境,全面提高了我国公路桥梁建设工程前、中、后期的测量和数据处理水平,为我国现代交通网络建设和快速发展奠定了良好的基础。

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