高精度卫星定位系统在大型桥梁施工测量中的实时监测应用

一、引言

大型桥梁作为交通基础设施建设的关键工程，其施工质量与安全直接关系到交通网络的正常运行和人民生命财产安全。在大型桥梁施工过程中，施工测量是确保桥梁结构准确就位、符合设计要求的重要环节。传统的施工测量方法，如全站仪测量、水准仪测量等，在面对复杂地形、恶劣环境以及大型桥梁长距离、高精度测量需求时，存在效率低、精度难以保证、实时性差等局限性。随着卫星定位技术的不断发展，高精度卫星定位系统凭借其定位精度高、覆盖范围广、全天候作业、实时性强等优势，逐渐成为大型桥梁施工测量实时监测的重要技术手段。深入研究高精度卫星定位系统在大型桥梁施工测量中的实时监测应用，对于提高桥梁施工质量和效率、保障施工安全具有重要的现实意义。

二、高精度卫星定位系统概述

（一）技术原理

高精度卫星定位系统主要基于全球卫星导航系统（GNSS），目前应用广泛的有美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）、中国的北斗卫星导航系统（BDS）以及欧盟的伽利略卫星导航系统（Galileo） 。其基本原理是通过接收多颗卫星发射的信号，利用卫星与接收机之间的距离交会原理，计算出接收机的三维坐标。在高精度定位中，常采用差分定位技术，如实时动态差分（RTK）技术和网络 RTK（NRTK）技术。RTK 技术通过基准站和流动站之间的数据传输，消除卫星信号误差，实现厘米级定位精度；NRTK 技术则利用多个基准站组成的网络，进一步提高定位精度和可靠性 。

（二）系统特点

高精度卫星定位系统具有定位精度高、覆盖范围广、全天候作业、实时性强等特点。其定位精度可达厘米级甚至毫米级，能够满足大型桥梁施工测量对高精度的要求；可在全球范围内提供定位服务，不受地理环境限制；无论白天黑夜、晴天雨天，都能正常工作；并且能够实时获取定位数据，实现对施工过程的实时监测 。

三、高精度卫星定位系统在大型桥梁施工测量中的实时监测应用

（一）基础施工阶段的应用

在大型桥梁基础施工阶段，如桥墩桩基施工、承台施工等，高精度卫星定位系统可用于桩位放样和基础沉降监测。在桩位放样时，将设计桩位坐标输入卫星定位接收机，通过实时定位引导施工人员准确确定桩位，相比传统放样方法，大大提高了放样效率和精度 。同时，在桩基和承台施工过程中，在关键部位安装卫星定位监测点，实时监测基础的沉降和位移情况。一旦发现基础出现异常沉降或位移，系统可及时发出预警，以便施工人员采取相应措施，保证基础施工质量和安全 。例如，在某跨海大桥的桥墩桩基施工中，采用高精度卫星定位系统进行桩位放样，使桩位偏差控制在允许范围内，有效提高了桩基施工质量。

（二）上部结构架设阶段的应用

1.钢梁架设监测

在大型桥梁钢梁架设过程中，高精度卫星定位系统可实时监测钢梁的三维坐标和姿态。在钢梁的关键节点安装卫星定位传感器，通过与设计坐标进行对比，及时调整钢梁的位置和姿态，确保钢梁准确对接 。同时，监测钢梁在架设过程中的变形情况，为施工控制提供数据支持。如某长江大桥的钢梁架设，利用高精度卫星定位系统实时监测钢梁的空间位置，保证了钢梁架设的精度和施工安全。

2.斜拉索张拉监测

对于斜拉桥，斜拉索的张拉控制是施工的关键环节。高精度卫星定位系统可用于监测斜拉索张拉过程中桥梁结构的位移和变形。在桥梁塔柱、主梁等部位布置监测点，实时获取结构的位移数据，根据监测结果调整斜

拉索的张拉力，使桥梁结构达到设计状态 。通过实时监测，能够及时发现斜拉索张拉过程中的异常情况，避免因张拉不当导致桥梁结构破坏。

（三）施工变形监测中的应用

在整个大型桥梁施工过程中，高精度卫星定位系统可对桥梁结构进行长期的施工变形监测。通过在桥梁的关键部位，如桥墩、主梁、桥塔等设置永久性监测点，实时获取桥梁结构的位移、沉降等数据 。利用数据分析软件对监测数据进行处理和分析，绘制变形曲线，预测桥梁结构的变形趋势。一旦发现变形超过预警值，及时采取措施进行调整，确保桥梁施工过程中的结构安全 。

四、高精度卫星定位系统在大型桥梁施工测量中定位精度的影响因素及优化措施

（一）影响因素

卫星信号干扰：大型桥梁施工现场存在各种电磁干扰源，如施工设备、通信设备等，可能对卫星信号产生干扰，导致信号减弱或丢失，影响定位精度 。此外，桥梁周边的高大建筑物、山体等也会对卫星信号造成遮挡，产生多路径效应，使定位误差增大 。

大气误差：卫星信号在传播过程中，会受到电离层和对流层的影响，产生延迟误差。电离层延迟与太阳活动、时间、地理位置等因素有关，对流层延迟则与大气温度、湿度、气压等气象条件相关 。这些大气误差会降低卫星定位的精度。

设备精度与安装：卫星定位接收机的精度、天线的安装质量等也会影响定位结果。低精度的接收机和安装不当的天线，如天线倾斜、接地不良等，都会引入误差，降低定位精度 。

（二）优化措施

信号干扰防护：在施工现场合理布局施工设备和通信设备，避免对卫星信号产生干扰。对于卫星信号遮挡严重的区域，可采用增加基准站数量、调整监测点位置等方法，减少多路径效应的影响 。同时，可采用抗干扰天线和信号处理技术，提高接收机对卫星信号的接收和处理能力 。

大气误差修正：利用精密星历和大气模型，对电离层和对流层延迟进行修正。例如，采用双频接收机，通过双频信号的组合计算，消除电离层延迟误差；结合气象观测数据，利用对流层模型对对流层延迟进行修正 。

设备优化与校准：选用高精度的卫星定位接收机和天线，并定期对设备进行校准和维护。在安装天线时，确保天线安装牢固、水平，接地良好，减少设备自身误差对定位精度的影响 。同时，合理设置接收机的参数，如采样间隔、卫星截止高度角等，提高定位数据的质量 。

五、结论

高精度卫星定位系统在大型桥梁施工测量中的实时监测应用，为大型桥梁施工提供了高效、精准的测量手段，在基础施工、上部结构架设以及施工变形监测等各个阶段都发挥着重要作用。尽管该系统存在卫星信号干扰、大气误差、设备精度等影响定位精度的因素，但通过采取相应的优化措施，能够有效提高定位精度，保障大型桥梁施工的质量和安全。随着卫星定位技术的不断发展和完善，高精度卫星定位系统将在大型桥梁施工测量及其他工程领域中得到更广泛的应用和发展，推动工程建设技术的进步。

参考文献

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