GPS系統(tǒng)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用分析

■席志崗

中國(guó)電建集團(tuán)港航建設(shè)有限公司

社會(huì)的不斷發(fā)展對(duì)水利工程的要求越來越高，水利工程是系統(tǒng)性和復(fù)雜性極強(qiáng)的項(xiàng)目，隨之進(jìn)行有效的工程測(cè)量對(duì)工程建設(shè)的質(zhì)量和安全有很大的影響。有許多的水利工程項(xiàng)目需要在條件艱苦的高海拔地區(qū)工作，增大了測(cè)量過程中的難度。采用GPS技術(shù)，可以有效地避免不良因素造成的影響，促使工作效率的提高。

1 GPS系統(tǒng)在水利工程測(cè)量的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

1.1 測(cè)量數(shù)據(jù)精度高、速度快

GPS技術(shù)在測(cè)量過程中，除了可以體現(xiàn)一般數(shù)據(jù)之外，還可以精確的測(cè)量到測(cè)點(diǎn)所在的三維坐標(biāo)，有利于用戶在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)人性化，具有多種便捷功能，例如擁有續(xù)航能力、可以不間斷作業(yè)等。在高程測(cè)量中所得數(shù)據(jù)甚至精確到厘米值，具體表現(xiàn)在300～1500m范圍進(jìn)行定位操作時(shí)，連續(xù)工作60min后，地面測(cè)量累計(jì)數(shù)據(jù)的誤差仍可控制在1mm以內(nèi)，并且在任何惡劣環(huán)境下都可以進(jìn)行工作，可以不受天氣影響完成大面積復(fù)雜的測(cè)量工作，并提供出精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，可靠性強(qiáng)。同時(shí)GPS測(cè)量技術(shù)對(duì)不同規(guī)格的區(qū)域都可以直接測(cè)量，采用航線測(cè)量面積的方式對(duì)地形進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量路線繪制測(cè)量軌跡，同時(shí)GPS系統(tǒng)相關(guān)軟件會(huì)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，準(zhǔn)確測(cè)量出不規(guī)則地形的面積。

1.2 降低測(cè)量成本和減小測(cè)量強(qiáng)度

在水利工程建設(shè)中，測(cè)量之前首先要確保測(cè)量通視條件，同時(shí)需要保證一定程度的測(cè)量控網(wǎng)結(jié)構(gòu)的完美性，為測(cè)量工作增加了難度，但是GPS系統(tǒng)在測(cè)量時(shí)并不需要通視技術(shù)，如此操作也減少了常規(guī)測(cè)量需要消耗的費(fèi)用。同時(shí)采用一般測(cè)量設(shè)備會(huì)受到地形、天氣環(huán)境的影響，而采用先進(jìn)的GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量會(huì)避免這些不良因素的影響，使得測(cè)量的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，不必因天氣原因等延長(zhǎng)工作周期，造成測(cè)量成本增多和測(cè)量周期延長(zhǎng)。

1.3 應(yīng)用范圍廣泛

由于水利工程項(xiàng)目的不斷增加，測(cè)量工作尤為重要。GPS技術(shù)與其他技術(shù)相比，以其測(cè)量精度高、測(cè)量速度快、超強(qiáng)測(cè)量難度和在惡劣環(huán)境下工作都不受影響的特點(diǎn)，而廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，能運(yùn)用于水利工程測(cè)量、監(jiān)理以及工程放樣等多項(xiàng)工作，在工作的同時(shí)可以和全站儀器聯(lián)合操作，合作中優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，為工程測(cè)量提供了更加優(yōu)質(zhì)便利的服務(wù)。

2 GPS系統(tǒng)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)定位

動(dòng)態(tài)定位需對(duì)某一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行固定觀測(cè)，幾秒鐘就可完成先進(jìn)設(shè)備初始化工作，保證了流動(dòng)站與基準(zhǔn)站之間數(shù)據(jù)的同步，按照預(yù)先設(shè)置好的間隔進(jìn)行規(guī)律性自動(dòng)觀測(cè)工作，所采集到的數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)度高達(dá)毫米值，在工程施工定位中，采用GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位模式，是提高作用效率的重要手段，同時(shí)也是GPS技術(shù)在該領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵所在。而靜態(tài)定位需要使用GPS接受儀，通過觀測(cè)靜止的觀測(cè)點(diǎn)，在觀測(cè)的過程中獲取數(shù)據(jù)并計(jì)算，靜態(tài)定位所獲得的數(shù)據(jù)變化較為平穩(wěn)，若出現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)變化較大的情況，則說明得到的數(shù)據(jù)有誤差，需要重新測(cè)量。相較而言，靜態(tài)測(cè)量的方法較為簡(jiǎn)單，由于自動(dòng)化程度的不斷完善，獲取數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度也不斷提高。

2.2 GPS外業(yè)測(cè)量

水利工程測(cè)量需要進(jìn)行大量的外業(yè)工作。出于對(duì)水利工程周圍地形條件約束的考慮，選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備安置點(diǎn)對(duì)測(cè)量結(jié)果尤為重要，所以選擇正確測(cè)量點(diǎn)十分關(guān)鍵。在確定測(cè)量點(diǎn)之前需要提前做好準(zhǔn)備工作，選擇視野良好、穩(wěn)固性強(qiáng)的高臺(tái)，設(shè)備安置后將周圍障礙清除，做到將具體工作細(xì)分，必須保證收集到的信息和勘測(cè)結(jié)果沒有偏差。因?yàn)镚PS技術(shù)與常規(guī)測(cè)量不同，所以GPS在觀測(cè)當(dāng)中，需要注意開機(jī)觀測(cè)和無線安置的細(xì)節(jié)問題，在無線安置的過程中，對(duì)應(yīng)點(diǎn)位操作天線架設(shè)立在三角支座端，同標(biāo)志中心進(jìn)行對(duì)癥處理，保證天線底座持平，如果有周圍環(huán)境有風(fēng)的情況，則需將無線固定確保裝置性能的正常發(fā)揮。

2.3 GPS布網(wǎng)工作

布網(wǎng)工作也是GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中一項(xiàng)重要的應(yīng)用，布網(wǎng)的具體內(nèi)容包括前期布網(wǎng)所做的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、布網(wǎng)方式選取以及布網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的組成方式等。在實(shí)際布網(wǎng)中由于地形不同，在測(cè)量時(shí)需采用不同方法，在工程測(cè)量中應(yīng)用GPS技術(shù)通過連接點(diǎn)位的方式，形成的三角鎖同步圖形，通過網(wǎng)絡(luò)布置的手段保證水利工程測(cè)量控制網(wǎng)的情況，有效處理及時(shí)出現(xiàn)的問題。在進(jìn)行工程網(wǎng)絡(luò)布設(shè)當(dāng)中，實(shí)施邊連式的網(wǎng)絡(luò)布置，可以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的幾何密度，保證獲取到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高，為網(wǎng)絡(luò)布設(shè)控制的精度和高效率工作起到積極的作用。

2.4 GPS系統(tǒng)在水利工程測(cè)量中的內(nèi)業(yè)計(jì)算

通過GPS網(wǎng)平差和基線解算，來完成計(jì)算測(cè)量工程的內(nèi)業(yè)。在操作基線解算時(shí)，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，先將測(cè)量點(diǎn)的準(zhǔn)確參數(shù)通過GPS系統(tǒng)傳輸給信號(hào)接收器，測(cè)量結(jié)果出來后檢查精度，將閉合差與Ratio值控制在測(cè)量誤差范圍內(nèi)。另一方面，對(duì)于測(cè)量GPS網(wǎng)平差工作，近幾年有很多商用軟件的研發(fā)，在實(shí)際操作過程中可以使用。

3 用于堤防工程施工測(cè)量

堤壩測(cè)量在水利工程中屬于重要環(huán)節(jié)，在堤防工程測(cè)量中，常用的測(cè)量技術(shù)，需要對(duì)平面和高程進(jìn)行分級(jí)布置，對(duì)通視要求較高，并且分層競(jìng)速不是很均勻，在平面控制點(diǎn)測(cè)量經(jīng)常存在較大的誤差。通過采用GPS技術(shù)，操作時(shí)在堤壩中分級(jí)測(cè)量，通過多次測(cè)量減少誤差，得到結(jié)果更精確，同時(shí)GPS技術(shù)的運(yùn)用可使平面控制點(diǎn)累計(jì)傳遞問題的概率降低，提高控制點(diǎn)的精準(zhǔn)度。

4 結(jié)語

本文主要對(duì)GPS的技術(shù)，包括GPS在測(cè)量時(shí)測(cè)站點(diǎn)之間不需要通視、可以準(zhǔn)確測(cè)量計(jì)算不規(guī)則地形區(qū)域面積、有續(xù)航能力可實(shí)現(xiàn)全天工作等特點(diǎn)以及在水利工程中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。隨著社會(huì)科技的進(jìn)步，水利工程對(duì)于全國(guó)各項(xiàng)領(lǐng)域的發(fā)展有著非凡的意義。鑒于GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的重要作用，水利工程的相關(guān)部門要加大對(duì)GPS技術(shù)的研發(fā)力度，有效運(yùn)用GPS技術(shù)，提高水利工程建設(shè)水平。