利用現(xiàn)代空間技術(shù)測繪水利工程

于立光

隨著現(xiàn)代空間技術(shù)、信息技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，測繪科技發(fā)生了革命性的變化?，F(xiàn)代測繪科技的特征就是似“3s”技術(shù)集成為代表的數(shù)字化測繪技術(shù)和數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。所謂“3s”技術(shù)就是C瑪（地理信息系統(tǒng)）、Gm（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感）。

一、何謂GPS

GPS是由美國國防部開發(fā)的星基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。 GPS每天24小時(shí)為全球陸、海、空用戶全天侯提供三維位置、速度和時(shí)間信息。它比其他無線電導(dǎo)航系統(tǒng)精度更高。GPS作為一種定位手段，可應(yīng)用它的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)定位方法，直接獲取各類大地模型信息，解決傳感器位置和姿態(tài)的快速定位問題，這樣也就解決了遙感信息的定位問題。GPS由3部分組成：空間段、控制段和用戶段。

1.空間段

空間段由分布在6個(gè)軌道面上的24顆衛(wèi)星組成。衛(wèi)星軌道高度2.02萬公里，傾角55。周期12小時(shí)。衛(wèi)星的軌道分布保證在世界各地任何時(shí)間可見到至少6顆衛(wèi)星。衛(wèi)星連續(xù)向用戶提供位置和時(shí)間信息。

2.控制段

控制段由1個(gè)主控站、5個(gè)監(jiān)測站、3個(gè)注入站組成。監(jiān)測站跟蹤視野內(nèi)所有GPS衛(wèi)星，收集衛(wèi)星測距信息，并把收集的信息送到主站。主站計(jì)算衛(wèi)星精密軌道，并產(chǎn)生每顆衛(wèi)星的導(dǎo)航信息，通過注入站傳送到衛(wèi)星。

3.用戶段

用戶段由接收機(jī)、處理器和天線組成。通過接收衛(wèi)星廣播信息計(jì)算出用戶的位置速度和時(shí)間。一般用戶購買使用的只是用戶段。

GPS的概念是基于衛(wèi)星測距。用戶通過測量他們到衛(wèi)星的距離來計(jì)算自己的位置。衛(wèi)星的位置當(dāng)已知值。每個(gè)GPS衛(wèi)星發(fā)送位置和時(shí)間信號。用戶接收機(jī)測量信號到達(dá)接，收機(jī)的時(shí)間延遲，相當(dāng)于測量用戶到衛(wèi)星的距離。同時(shí)測量4顆衛(wèi)星可以解出位置、速度和時(shí)間。

GPS通常用于陸?？諏?dǎo)航、測繪、地質(zhì)勘探、車輛定位系統(tǒng)等。

二、GPS技術(shù)的特點(diǎn)

以往各種傳統(tǒng)的控制測量方法，如大地測量、工程控制測量等采用三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)方法來施測，不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且要求點(diǎn)間通視。GPS測量具有無需通視、全天候、高精度、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，近10余年來，得到了廣泛應(yīng)用。

三、應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行水利工程測量

20世紀(jì)70-80年代，測繪行業(yè)引進(jìn)了不少模擬式航測儀器和一部分解析測圖儀，以及數(shù)量較多的光電測距儀、電子經(jīng)緯儀和全站儀。90年代以來逐步引進(jìn)了GPS接收機(jī)。訓(xùn)練有素的測繪隊(duì)伍，精良先進(jìn)的儀器裝備，為水利水電規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、科研提供了可靠的測繪服務(wù)和測繪保障。

利用GPS接收機(jī)進(jìn)行水利工程測量分為以下3個(gè)步驟。

1.選擇適合的儀器

測量型GPS接收機(jī)分為單、雙頻，基于水利工程測量應(yīng)用于一般基線長度在20km以內(nèi)即可滿足大多數(shù)需求，在此長度之內(nèi)。單、雙頻機(jī)的測量精度基本相同，單頻機(jī)應(yīng)是性能價(jià)格比較高的選擇。選擇安全、可靠、高效率的 GPS的數(shù)據(jù)處理軟件也同樣重要。接收機(jī)在購買和使用過程中必須委托權(quán)威部門檢測。

2.靜態(tài)測量

靜態(tài)測量的一般觀測時(shí)間為30-60rain，精度為± 5rrca+1ppm，用于三角點(diǎn)、導(dǎo)線等級控制網(wǎng)測量：控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)要有部分GPS點(diǎn)互相通視，便于低等級的控制測量以常規(guī)方法完成?？刂凭W(wǎng)應(yīng)一布置成環(huán)形，這樣可以保證GPS控制網(wǎng)的可靠性，計(jì)算—閉合環(huán)精度，進(jìn)行粗差探測等。對于渠道、堤防等線路工程導(dǎo)線測量，邊長一般為 0.5-2km。在外業(yè)觀測時(shí)應(yīng)避免強(qiáng)烈的陽光直射，以保護(hù) GPS接收機(jī)。

3.動(dòng)態(tài)測量

動(dòng)態(tài)測量各點(diǎn)觀測三維坐標(biāo)精度±10cm，流動(dòng)站與基準(zhǔn)站之間距離一般<10kin。但不能形成閉合圖形，可靠性較差。動(dòng)態(tài)測量主要用于斷面基點(diǎn)平面坐標(biāo)、地質(zhì)鉆孔三維坐標(biāo)及細(xì)部三角點(diǎn)坐標(biāo)等的測量。首先采用靜態(tài)測量得到兩個(gè)較近己知點(diǎn)的坐標(biāo)和大地高，一臺GPS機(jī)架設(shè)一個(gè)已知點(diǎn)（基準(zhǔn)點(diǎn)），另一臺設(shè)于另一個(gè)已知點(diǎn)，同時(shí)作為流動(dòng)點(diǎn)第一點(diǎn)，流動(dòng)點(diǎn)GPS機(jī)移動(dòng)過程中要求不關(guān)機(jī)，衛(wèi)星蜘5顆。

動(dòng)態(tài)測量優(yōu)點(diǎn)是工作效率較高。其缺點(diǎn)是對衛(wèi)星信號要求較高，測量精度底，觀測中不能<5顆衛(wèi)星，PDOP值不能>4。

GPS技術(shù)作為現(xiàn)代工程測量中最先進(jìn)的技術(shù)之一，以它的高效率、高精度、全天侯、無需通視、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，已經(jīng)在工程實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。和其他領(lǐng)域的工程建設(shè)一樣，水利工程建設(shè)也需要測繪先行，把先進(jìn)的GPS技術(shù)應(yīng)用于水利工程測量中，已經(jīng)成為一個(gè)測繪單位所應(yīng)具備的實(shí)力，也是使單位在市場競爭中立于不敗之地的法寶。

（作者單位：163818 黑龍江省大慶市大同區(qū)太陽升鎮(zhèn)政府）