GPS定位技术在土木工程测量中的应用

GPS定位技术在土木工程测量中的应用

王珲 

（广东交通职业技术学院土木工程学院，广东 广州 510420）

摘要：土木工程需要开展前期测量与施工监测，以确保工程质量。但大型工程难以全面使用全站仪，操作便捷、精确度高度的GPS定位技术得到广泛应用。在此背景下，本文将首先对GPS定位技术的发展与特征进行简要分析。同时将进一步介绍差分GPS定位技术在静态定位中的应用，以及GPS动态定位在土木工程监测中的应用。最后，将分析GPS技术在桥梁、水坝、道路、城市工程、机场等土木工程中的应用策略。

关键词：GPS定位技术；土木工程；测量；应用策略

中图分类号：TU198   文献标识码：A   文章编号：1671-0711（2019）07（上）-0208-03

1 GPS定位技术概述1.1 GPS定位技术的特征

GPS定位系统由三大部分组成。第一，是在太空中部署的卫星系统。第二，是在地面设置的监控系统。第三，是存放于设备中的信号接收系统。GPS卫星系统，也称为GPS星座，是由21颗工作卫星与三颗在轨备用卫星构成。卫星轨道距地面2.02万km。在定位地面物体时，至少会有4颗卫星对而转变为废气被完全消耗殆尽。如果能够对废气进行重复利用，就能很实现节能的目的，从而起到有效的环保性作用。由于废气热能源的重复利用技术在设计上非常复杂，所以并没有得到广泛的应用。但可以对于船舶在燃油的运输方式上进行改变，将轻质油以及燃油乳化技术运用到船舶运输上，通过降低燃油的燃点减少碳化物的形成，可以有效地达到节能减排的目的。4 保护海洋环境的意义4.1 有利于促进经济的增长

目前，海洋产业的经济快速发展已经严重危害了部分海洋的生态平衡，虽然海洋产业的发展为世界各国经济提供了有效的推动力，但同时海洋面临的危害也越来越严重，如果不能及时妥善地处理好人类与海洋的关系，海洋产业的经济发展就会停滞不前，甚至影响到地面产业经济以及总体的经济发展，这也就说明，海洋的利益与人类自身的利益密不可分。4.2 保证食物安全

因为海洋孕育了大量的生物，是生命之母，人类也是从水生生物不断进化而来的，海洋是地球上的所有生物赖以生存的关键，没有了海洋就可能地球上断绝了生命，沿海城市和港口不计其数，沿海城市的居民主要的经济和食物来源也是海洋生物，一旦海洋环境遭到了污染和破坏，海水当中的有毒物质就会通过生物链层层递进影响着每条生物链的生命，人类作为食物链顶端的杂食性动物，所受到的影响和危害也是最大的，通过食用被污染的海洋生物，导致毒素在体内累积无法排除，就会造成隐性或显性的疾病，导致身体素质降低，影响着生命安全。

地面接收器发射信号。地面监控系统的主要职能是控制卫星系统，由主控站、监控站、注入站构成。其会为卫星系统提供数据分析及天气监测。信号接受系统的主要功能是接受卫星传输的电子信号，并利用四项数据推导出自身的三维坐标以及时间差，以体现自身的实时定位。综合分析，GPS定位技术的主要特征是以卫星位置为中心，分析定位物体的空间位置。

4.3 保障人类居住环境

海洋对于气候的变化有很重要的调节作用，沿海地区的环境非常适应人类的居住，自古以来，沿海城市的居民无论是生活质量还是经济发展都要高于其他区域的居民，尤其近年来沿海区域人口的增长已经饱和甚至趋于极限，人口数量的大幅度增大给海洋带来了成倍的压力，海洋生态平衡和自然环境被破坏，反而会影响居住效果。5 船舶节能减排对改善海洋环境的重要性

海洋是人们赖以生存的根本，国际运输绝大分都依赖海上船舶运输，在船舶的节能减排上势必要做到言出必行，只有通过船舶运输过程的节能减排，才能更好地发展海洋运输的经济产业，从而达到改善海洋环境的目的，积少成多，努力保持海洋的生态平衡，维护海洋自然环境。6 结语

综上所述，船舶的节能减排对改善海洋环境具有十分重要的意义，实际上，改善海洋环境不仅仅靠船舶的节能减排，靠的是每个方面，每个群体，每个人。避免将垃圾随手投入海中，不向海里排放未经过滤的废油废气，吃剩下的食物和喝剩下的饮料汽水不往海里倒……保护环境最好的时间是10年前，其次，是现在。保护海洋环境，就是保护人类自己，希望通过全人类的努力还给海洋和人类一个美好的明天。

参考文献：

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[3]陈宝忠，傅爱仄，孙永明.船舶减速航行与主机减额输出节能技术的分析研究，[J]，中国航海，2005（1）.

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1.2 GPS定位技术的优势

GPS定位技术的主要优势可被概括为3个方面。一是精度高。GPS定位技术的误差，主要来自信号传输过程中产生的干扰。在民用领域，GPS系统的静态测绘误差，通常可控制在厘米级别。若在干扰因素较少的环境中，其误差范围将得到进一步控制。二是操作便捷。GPS系统的测绘工作主要由卫星系统完成，而地面人员的主要职能是完成辅助工作及信号接收，因此该系统的操作极为简便。三是应用范围广。GPS系统可覆盖全球表面98%的区域，并可抗拒多种天气干扰，因此GPS系统的应用极为广泛。同时，广泛的使用范围，进一步降低了该系统的边际成本，为GPS系统设计接口，已经成为诸多领域的标配。2 GPS定位技术的发展与应用

2.1 差分GPS技术在静态定位中的应用

GSP静态定位被广泛应用于建筑测量，其发展趋势是不断提升测量精度。GPS定位技术依赖于卫星信号的传送，卫星信号在穿越平流层的过程中会遇到干扰，从而使定位精度受到影响。通常情况下，民用领域的定位精度优于25m，在架设手持基站后可获得亚米级的定位精度。差分GPS技术，是利用同一点位信号差，提升定位精度的测量方法。该技术可提供更高的定位精度，因此已被广泛应用于土木工程测量。在使用中，测量人员应依据GPS静态定位的操作方式，在指定点架设基站。之后应将GPS检测接收机置于基站同坐标点。通过计算，可得到基站距GPS卫星的改正数。同时，利用用户接手机接受基站发出的改正数据，可使定位结果得到修正，定位精度进一步提升。差分GPS技术可具体分为位置差分、伪距差分以及载波相位。三者的工作原理相同，但发送的数据信息存在差异。

2.2 GPS动态定位技术在土木工程中的应用

GPS动态定位是指，借助卫星信号测量相对于地球运动的物体。相较于静态定位，其接受到的数据更多，其中包含三维坐标、三维速度以及七项时间参数。将该技术应用于桥梁、水坝等土木工程监测，可准确呈现建筑物的振幅、变形等数据。在土木工程监测环节，使用GPS动态定位技术的过程中，可首先在观测建筑外设置基站，并将该基站视为精准位置。同时，在观测建筑内设置观测点，并利用接收机收集卫星信号。将某一时间段的位置数据叠加为时程曲线，可使该观测点的位移得到体现。借助GPS动态检测技术，桥梁等工程的安全检测可获得保障。在具体应用中，测量人员也可结合使用地理信息系统（GIS）以及遥感系统（RS），从而构建出兼容三者的“3S系统”。同时部分实验性测量中，也使用了测量机械人等新型技术，建筑物的动态检测将得到更多支持。

3 GPS定位技术在土木工程测量中的应用3.1 GPS定位技术在桥梁测量中的应用

桥梁施工的难度较高，施工设计人员会利用三维图像模拟该桥梁的受力与抗风性能，从而使设计、施工更加合理。GPS测量技术可有效提升桥梁施工测量的精度，并还原施工现场的地貌，因此，GPS定位技术在桥梁施工测量中具有广阔的应用前景。广东省虎门大桥，是我国第一座应用GPS定位技术的桥梁建筑。在使用中，测量人员首先利用差分GPS技术，收集桥桩等受力点的坐标。之后，利用线坐标绘制出

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桥梁剖面，并将该剖面转换为桥梁模型。同时，测量人员通过高斯投影，将桥梁模型转化为与施工现场表面弧度相符的桥梁模型及各关键点的三维坐标。在放样过程中，测量人员会利用GPS定位系统再次确定桥梁模型的吻合度。在高程测量中，GPS定位系统可提供测量精度。传统的测绘工具，需要设立参照物，但高点的参照物难以获得且不稳定，因此测量精度相对较低。但GPS定位系统可依据地面基站假设相对距离点，因此其测量精度更高。

3.2 GPS定位技术在道路、隧道测量中的应用

道路、铁路、管线与隧道工程中，大部分施工段会在野外进行。受到交通条件的影响，全站仪等测量工具无法在测量全程中得到使用。同时，受地形地貌的影响，高程测量的准确性也难以提升。有鉴于此，我国已在道路、铁路、管线与隧道工程中广泛应用了GPS定位技术。例如，在我国的磨盘沟隧道、秦岭隧道、乌鞘岭隧道，均在测量环节使用了GPS定位技术。道路勘测图纸极为狭长，各测量段的衔接对于精准度的要求较高。GPS定位技术可通过高空视角俯瞰地面情况，全域施工现场将得到清晰呈现。在具体的应用中，测量人员应首先通过卫星地图，初步判断基站的安放点。之后，应通过GPS静态定位，开展控制测量并建立首级控制网与加密网。其次，可借助GPS快速定位技术，实施测图碎部点的采集以及图根点的测量。

3.3 GPS定位技术在水坝测量中的应用

水库、水电站需要利用大型水坝拦截水流。当水库容量较高时，水坝将经受巨大推力。在水位变化时，水坝将在短时间内经受外部推力与内部拉力，水坝内部极易松动。有鉴于此，水坝需要得到及时加固与维护。但水坝的形态变化，不易通过肉眼判断，因此可借助GPS定位技术完成日常测量。GPS定位技术的测量精度较高，适用于大型建筑的测量。在具体的测量工作中，测量人员可首先在坝体外部设计测量点，并安放信号接收设备。之后，可在坝体中央设置两处观测点。以1h为单位，测量人员可将接收到的卫星定位数据，制作成观测点的时程曲线，水坝振幅将得到准确观察。同时，GPS动态检测可分为强迫振动、随机振动。在水坝检测中，测量人员可借助排洪、蓄水等作业，实施随机振动检测。3.4 GPS定位技术在城市工程中的应用

城市工程的施工难度较高，垂直作业与水平作业需要得到长期监测。因此，建筑工程需要同步开展前期测量与施工监测。在城市建筑的前期测量中，应将全站仪作为主要测量工具，而GPS定位系统，应主要承担周边建筑分析与地形分析等职能。在具体的应用中，测量人员可首先使用差分GPS技术，准确定位建筑孔桩与边角。再有，高层建筑会对地面带来较大压力，受到地下水流变化等因素的影响，部分建筑所处位置会逐渐下沉。在受到建筑带来的压力后，地面表层会加速下沉。同时由于下沉位置并不均匀，因此建筑物也会出现开裂、倾斜等问题。因此，在施工过程中，应对建筑物实施动态监测。例如，测量人员可在建筑物外围设置GPS接收装置，并在各直角设立监测点，最后应将连续收集的定位信息转化为时程曲线。

3.5 GPS定位技术在机场跑道测量中的应用

机场跑道应保持轴线平直，其精度通常在±1″～6″。由于精度要求较高，测量人员应参与施工过程。自20

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（DGPS）Research and Exploration 研究与探索·探讨与创新

燃气管道施工过程中影响焊接质量的因素分析

陈玉生

（南昌市燃气集团有限公司，江西 南昌 330000）

摘要：燃气作为日常生活中必不可少的一种燃料，随着社会的发展，对燃气的需求也越来越大，而随之也面临一些安全问题，尤其是燃气管道施工过程中对焊接质量的保证。众所周知，管道工程的质量保证是输送燃气的重要前提，可以说，燃气管道施工过程中对焊接质量的保证要比最终完工后输送的质量保证更为重要，为了防止燃气管道施工过程中出现的种种对焊接质量不利的因素，对焊接质量的把控显得尤为重要。因此，本文从对燃气管道施工过程中焊接材料的选择，管道的特点以及影响燃气管道焊接质量的因素出发，并提出提高燃气管道焊接质量的措施，以免对以后燃气运输造成不便，更是避免对居民的安全造成隐患。

关键词：燃气管道；焊接质量；影响因素；解决方案

中图分类号：TU996.7   文献标识码：A   文章编号：1671-0711（2019）07（上）-0210-02

1 燃气管道工程的特点

燃气管道工程不同于其他管道工程，有着隐蔽性强、精密行要求高、检修不方便等特点，而且对焊接质量的影响因素也比较多，焊接过程中难以把控。以下是对燃气管道工程特点的分析。1.1 有较强的隐蔽性

因为燃气管道工程是在较为隐蔽的环境中进行工作，这种隐蔽性一旦发生燃气泄漏，就会对千家万户造成安全隐患，而且在后期的检修过程中如果不深入检查，很难从表面发现问题，一旦做不到对管道焊接工程的全面检查，就很难发现焊接质量的不足，这些缺陷是非常可怕的，因此这样就会埋下危险因素，成为造成管道焊接质量的一个隐患。1.2 影响因素较多，对精密性有较高要求

燃气管道工程影响焊接质量的因素很多，比如，管道焊接的施工环境，管道焊接口处的材质，工作人员的操作，进行焊接操作所使用的设备，专业工作人员的态度和素质，焊接成本等都会对燃气管道的焊接质量造成影响，如果处理不好就会人财两失。燃气因为一种有毒性易燃性爆炸气体，因此对管道焊接的严密性有非常高的要求，不容有一点泄漏，以免对千家万户造成爆炸伤害。

2 影响燃气管道施工过程中焊接质量的因素2.1 燃气管道焊接过程中工艺不达标

燃气管道焊接是一项对工艺要求较高的焊接作业，有时世纪90年代，我国就将GPS定位技术应用于机场修建。在施工要求较高的机场中，应收集大地方位角，并使用精密计算软件或云计算系统，运算平面子午线敛角与方向带来的实际影响。而在建设精度要求较低的机场中，可利用GPS定位技术取各轴线坐标，通过重叠对比可检测跑道平整度。4 结语

GPS定位技术的主要优势在于使用成本，因此其适用于大型测量及常态化监测。在静态定位中，测量人员应依据工程特征，设计检测基站。针对精度要求较高的测量项目，可结合使用差分GPS定位技术。同时在水坝、桥梁等建筑物的监测工作中，可借助GPS动态定位技术，提取观测点的时程

在进行燃气管道焊接前，焊接专业人员没有对焊接工艺进行严格的检查把控，还有施工单位徇私舞弊，对焊接工艺没有进行客观的公正的评定，就开始对燃气管道进行焊接作业，没有严格地遵守燃气管道焊接所制定的规章制度，如此一来，对焊接质量就有较大的影响。除此以外，部分工作人员在进行焊接作业前，对焊接工艺没有充分了解，没有严格按照科学施工的要求，没有按照编号对应的焊接工艺进行焊接操作，导致焊接质量得不到保证。2.2 焊接设备的管理

燃气管道焊接质量的好坏，很大程度上取决于焊接设备的好坏，这是保证焊接质量的前提，如果焊接设备各项性能不够稳定，那么焊接质量可能会出现大大小小的影响。因此，在对燃气管道的焊接作业进行前，要对焊接设备进行严格的检查，保证焊接设备的完好性，尤其是关键设备，一定要保证完好无损。焊接设备在平时要安排专业的检修护理人员进行管理，保证关键部分的可靠性和准确性，在焊接过程中要安排专业的人员进行严格的操作，不能过度地使用以免造成损坏，还要建立完整的制度进行设备管理。如图1所示，这是焊接装备中的装备。

2.3 焊接过程各环节的控制

燃气管道焊接是一项由各部分组成的焊接作业。首先就是对材质

图1

曲线，以判断建筑物的振幅。综合分析，GPS定位技术具有使用范围广、精度高、环境适应性强、成本低等优势，合理使用可使我国土木工程的测量技术得到进一步发展。

参考文献：

[1]刘玮. GPS技术在道路工程高程控制中的应用研究[D].南京理工大学,2016.

[2]陆维维. GPS动态载波相位测量技术研究及应用[D].河海大学,2016.

[3]邢庭松. GPS定位技术在土木工程领域中的应用[J]. 西部探矿工程,2015(09):90-91.

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