GPS測量技術(shù)在水利工程測繪中的應(yīng)用

翟超

摘要：隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的不斷發(fā)展，實時動態(tài)測量技術(shù)也日益成熟，因其具有精度高、實時性和高效性，目前已廣泛應(yīng)用于工程測量中的許多領(lǐng)域。GPS技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用大大提高了工程測量的精度，提高工作效率，降低了勞動強度以及測量周期，深受廣大水利工作者的好評。

關(guān)鍵詞：GPS;測量;水利

我國測繪工程行業(yè)的發(fā)展有著一定歷史，使用傳統(tǒng)的測繪技術(shù)，對于人力和物力資源的消耗較大，同時，測量的結(jié)果也不夠準(zhǔn)確，測量所耗費的時間比較長，無法有效地保證測量的效果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，GPS測繪技術(shù)在測繪工程中的廣泛使用，完全發(fā)揮了該技術(shù)所具備的優(yōu)勢，給測繪工程帶來了很大的改善，并極大地促進(jìn)了測繪工程工作效率的提升。本文主要對GPS測繪技術(shù)所具備的主要特征進(jìn)行分析，并對該技術(shù)在測繪工程中的實際應(yīng)用進(jìn)行研究。

1、GPS測繪技術(shù)概述

在實際應(yīng)用中，GPS測繪技術(shù)通過接收衛(wèi)星信號，在數(shù)學(xué)計算原理的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)目標(biāo)的定位，這種測繪技術(shù)精度非常高。從基本應(yīng)用情況來看，GPS測繪技術(shù)在發(fā)揮傳統(tǒng)測繪技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代測繪技術(shù)，在測繪功能、范圍等方面更加強大，有助于測繪技術(shù)的智能化發(fā)展。具體來說，GPS測繪技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1功能性強，測繪范圍廣GPS測繪技術(shù)的發(fā)展為大范圍開展測量提供了基礎(chǔ)，在傳統(tǒng)的測繪工程中，特別是長距離的測量時，不僅需要消耗大量的人工，且測量效率和精度都較低，GPS技術(shù)很好地克服了這個缺點。在開展測量工作時，基線精度為5mm+1ppm，當(dāng)基線小于20km時，GPS測繪技術(shù)的精度通常在1×10-6～2×10-6范圍內(nèi)。當(dāng)基線距離在100km和500km之間時，GPS測繪技術(shù)的精準(zhǔn)度在10-6～10-7左右。利用GPS進(jìn)行定位功能時，精準(zhǔn)度通常以dm、cm為單位，形成的誤差非常之低。隨著GPS測繪技術(shù)的快速發(fā)展，在測量領(lǐng)域上越來越廣泛，可以應(yīng)用在航空、大地、工程等多個領(lǐng)域，同時，GPS測繪技術(shù)打破了時間和控制的限制，人們可以隨時隨地進(jìn)行測量。

1.2定位精準(zhǔn)度高GPS測繪技術(shù)有動態(tài)測繪和靜態(tài)測繪，這種兩種測繪方式都實現(xiàn)了測繪功能的提升，將測量精度控制在要求中。從原理上來看，GPS技術(shù)利用太空中的三個衛(wèi)星進(jìn)行定位，在此基礎(chǔ)上對地球上的某一位置進(jìn)行可靠的測量，形成空間星座、地面控制和用戶設(shè)備等三部分。通過這些我們可以發(fā)現(xiàn)，GPS測繪技術(shù)在測量工作時更加便捷、高效，提供為人們提供點、線、面組成三維坐標(biāo)，還可以為人們提供其它的信息，實現(xiàn)全天候、自動化、高效率的測繪過程。不僅如此，GPS測繪技術(shù)應(yīng)用中可以采用不同的標(biāo)準(zhǔn)，從而滿足不同技術(shù)人員對測繪的基本要求，具有針對性的特點。

2GPS測量技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用分析

2.1工程中主要應(yīng)用

2.1.1水下地形測量

水利工程測量中，由于水下作業(yè)條件差，水下地形復(fù)雜造成水下地形測量十分困難，特別是截流施工中，工期緊張，過程中常會出現(xiàn)水流速大、水深等情況，這給測量工作帶來了更大的困難。而水利工程中水下地形資料的準(zhǔn)確性是水利工程建設(shè)的順利開展的基礎(chǔ)條件。傳統(tǒng)的水下測量方法大多采用經(jīng)緯儀或全站儀配合探測儀，其精度差，測量范圍小，而且工作量大，效率低，人員配置多，很多時候，這種施工條件不能滿足工程要求。GPSRTK水下測量技術(shù)的出現(xiàn)解決了這些難題。在進(jìn)行水下地形測量時，首先將GPS、測深儀和電腦連接在一起，運用導(dǎo)航對測量船進(jìn)行定位，并指導(dǎo)測量船在指定測量斷面上航行，GPS和測深儀將實時測得數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦中，導(dǎo)出數(shù)據(jù)后通過成圖軟件繪制水下地形圖。GPSRTK水下測量技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了水下測量的精度，減少了工作量，縮短了測量周期，這也保證了測量工作能為施工部位及時提供水下地形圖，保證工程順利進(jìn)行。

2.1.2控制點加密測量

水利水電工程大多位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，常規(guī)的控制測量方法有很大的局限性，而且很多條件下使用常規(guī)的測量手段不僅工作量大，而且效率低下，得到的結(jié)果誤差大。使用GPSRTK測量技術(shù)可以解決這些問題。如控制點加密測量問題上，在首級控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，為滿足測量需要必須進(jìn)行加密控制點的測量，而在水利工程中，許多條件下已知的高等級控制點較少，使用GPSRTK加密測量控制點就會非常簡單，只需在測區(qū)10km范圍內(nèi)有3個以上且包含測區(qū)的高等級測量控制點即可，操作簡單，效率高。

2.1.3水利工程壩體變形監(jiān)測

對壩體變形監(jiān)測是水利工程中的一項重要工作。一般壩體兩岸地形比較復(fù)雜，測量點的通視有限，而且以往的交會或極坐標(biāo)測量方法精度有限，工作時間長，效果差，而且無法連續(xù)測量出變形量。而GPSRTK測量技術(shù)精度高、可實現(xiàn)連續(xù)測量，為建立壩體監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行實時連續(xù)監(jiān)測，以及獲得長時間變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行變形監(jiān)測分析提供了基礎(chǔ)保障。首先，觀察點設(shè)在壩體、水上建筑物等容易變形的部位，包括水平變形和垂直變形監(jiān)測點，對于GPS布網(wǎng)，對于基線長度和夾角沒有十分嚴(yán)格的要求。主要表現(xiàn)在每個點所連接的獨立基線數(shù)量。依據(jù)現(xiàn)場水文地質(zhì)條件以及規(guī)范要求將基點設(shè)在地質(zhì)條件好、利于進(jìn)行觀察的變形位置，對于部分點無法通視，只需其與2個水平基點保證通視即可，以便對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核。測量技術(shù)人員依據(jù)實際情況及天氣因素制定工作計劃，并根據(jù)實際情況對作業(yè)進(jìn)展情況進(jìn)行調(diào)整。GPS技術(shù)在監(jiān)測水利水電工程變形中的成功運用，彌補了某些技術(shù)的不足，提高的監(jiān)測效率，保證了數(shù)據(jù)的可靠性，為研究水工建筑以及對土坡進(jìn)行滑坡變形監(jiān)測提供了一個有效的方法和可靠的數(shù)據(jù)資源。

2.2具體工程措施流程

（1）選點、設(shè)置標(biāo)志。一般根據(jù)工程要求，需要設(shè)置點進(jìn)行編號。選擇點的位置要遵守以下原則：①選擇的點位要有良好的視野，位置要求顯著明確。周圍15°以上沒有障礙物，同時方便工作人員安放接收設(shè)備，這樣可以保證GPS信號不被干擾、遮擋;②點位應(yīng)避免被附近電磁場干擾，應(yīng)注意，不要選擇在接近大功率無線電發(fā)射源以及無線電信號傳送通道和高壓輸電線，距離要大于50m。然后在選定的點位埋設(shè)標(biāo)志，埋設(shè)是按照四等水準(zhǔn)標(biāo)進(jìn)行埋設(shè)。

（2）進(jìn)行觀測。首先要注意，在點位埋好標(biāo)志后應(yīng)使其穩(wěn)定后再進(jìn)行觀測。觀測先要對所有儀器進(jìn)行檢驗，避免影響觀測精確度和數(shù)據(jù)的可靠性。利用相關(guān)軟件對觀測區(qū)衛(wèi)星進(jìn)行可見性預(yù)報，選擇最近時間進(jìn)行觀測。采用靜態(tài)相對定位模式進(jìn)行作業(yè)，在規(guī)定時間內(nèi)按規(guī)程操作。

（3）數(shù)據(jù)處理。使用專業(yè)的處理軟件對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解算。

3結(jié)語

GPS測量技術(shù)在水利工程中的運用越來越多，使水利工程測量在測量精度、數(shù)據(jù)可靠性、測量效率、工作量等方面得到很大改善。通過全文分析，我們已經(jīng)認(rèn)識到此項技術(shù)的特點和不足，對于不足之處我們可以人為的采取一些措施去避免，如采用點檢核比較、重測比較來確保數(shù)據(jù)可靠性：制定測量管理細(xì)則，使測量工作科學(xué)化、規(guī)范化、制度化：設(shè)置專職測量監(jiān)理工程師，對工作進(jìn)行監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。隨著GPSRTK測量技術(shù)的不斷發(fā)展完善，合理的將此項技術(shù)應(yīng)用在水利工程的測量工作中，必定會給水利工程測量工作帶來更大的優(yōu)勢和發(fā)展。

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（作者單位：中國水利水電第一工程局有限公司）