探析GPS測量在水利水電工程測量中的應(yīng)用

李山軍 廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，多種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用為人們生活帶去了巨大改變。其中GPS技術(shù)作為新興先進(jìn)的技術(shù)，將其應(yīng)用到生活各領(lǐng)域中，發(fā)揮出了不小的作用。GPS測量技術(shù)的應(yīng)用，在很大程度上提高了水利水電工程測量工作質(zhì)量，使得工作效率有所提升，同時(shí)，引入該技術(shù)后，能夠在很大程度上提高測量結(jié)果準(zhǔn)確性，進(jìn)而為水利水電工程的施工提供準(zhǔn)確參考數(shù)據(jù)。由此可見，有必要深入研究GPS測量技術(shù)在水利水電工程測量中的應(yīng)用。

1.GPS測量技術(shù)

GPS主要就是指全球定位系統(tǒng)，可以在不同空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的實(shí)時(shí)定位和導(dǎo)航，其中包含了空間星座、地面控制、用戶設(shè)備幾部分。我國科技水平不斷提升，GPS測量技術(shù)也逐步被應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域中，比如，交通運(yùn)輸、軍事研究、地理測繪、野外考察、工程建設(shè)等，該技術(shù)的應(yīng)用使得相應(yīng)領(lǐng)域得到了發(fā)展。在GPS測量技術(shù)作用下，可以高效、準(zhǔn)確地提供出三維坐標(biāo)信息，同時(shí)，自動(dòng)化、高準(zhǔn)確度、速度等優(yōu)勢，促使GPS技術(shù)可以與其他通信技術(shù)充分結(jié)合，有效擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，并取得較好的效果。

2.水利水電工程測量中應(yīng)用GPS測量技術(shù)的優(yōu)勢

GPS測量技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用，發(fā)揮了極大的優(yōu)勢，不僅提高了工作效率、質(zhì)量，同時(shí)，也提升了水利水電工程測量工作的精準(zhǔn)性，為整體工程建設(shè)提供了科學(xué)有效的數(shù)據(jù)參考，為水利水電事業(yè)發(fā)展起到了重要作用。

首先，提高了水利水電工程測量效率。引入GPS測量技術(shù)后，技術(shù)人員可以將測量基站設(shè)置在四等水準(zhǔn)精確點(diǎn)之上的位置，流動(dòng)站可以隨身攜帶，這在很大程度上提高了水利水電工程測量速度，正常情況下，僅需幾秒就可以得到對應(yīng)區(qū)域的精準(zhǔn)位置，縮短了工作時(shí)間，提高測量工作效率。

其次，可以極大的提升工程測量結(jié)果準(zhǔn)確性，保證獲取數(shù)據(jù)的可靠性。將GPS測量技術(shù)應(yīng)用于水利水電工程測量中，不會受到天氣的干擾而影響到測量工作，在GPS測量技術(shù)作用下，無論何種天氣，都可以獲得非常精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。GPS測量技術(shù)是建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，所以，其測量數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，避免了以往人工測量不準(zhǔn)確問題，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性對水利水電工程測量工作非常重要。

最后，由于高效率的工作，能夠很好地減少水利水電工程測量成本，也減輕了大量的工作量。以往人工測量容易受到一些客觀條件影響。比如地形、氣候、自然條件等，很難保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，往往需要大量的工作、較長的周期才可以完成測量任務(wù)。而應(yīng)用GPS測量技術(shù)后，上述這些問題能夠得到妥善解決。

3.GPS測量在水利水電工程測量中的應(yīng)用分析

將GPS測量技術(shù)應(yīng)用到水利水電工程中，主要就是借助GPS衛(wèi)星定位對工程情況進(jìn)行準(zhǔn)確把握。在GPS系統(tǒng)中，涉及到了空間、用戶、地面設(shè)備三個(gè)方面?？臻g部分，24顆衛(wèi)星在距離地面2000km的軌道上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了24小時(shí)全天的控制、觀測，由于受到大氣層的摩擦，會導(dǎo)致導(dǎo)航精度度出現(xiàn)偏差。而地面控制系統(tǒng)，主要由地面監(jiān)測中心、控制站、地面天線等組成，該系統(tǒng)主要就是負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星發(fā)出的信號，并對衛(wèi)星軌道與距離進(jìn)行測量。而用戶設(shè)備，負(fù)責(zé)接收GPS信號，此種設(shè)備可以準(zhǔn)確無誤的接收到衛(wèi)星信號，與此同時(shí)，經(jīng)過計(jì)算、處理后，也可以獲得用戶坐標(biāo)。由于GPS技術(shù)本身具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，在很多行業(yè)中都可以看到其身影，其具有的高科技性特點(diǎn)與一般測量技術(shù)相比，突顯出了極大的優(yōu)勢。比如，該技術(shù)的自動(dòng)化特點(diǎn)，使其操作更加簡單便捷，如連接電纜線、放置相關(guān)儀器等，都可以通過GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化跟蹤。其全天候不間斷的導(dǎo)航服務(wù)，能夠滿足各種測量工作需求，不需要花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行觀測，同時(shí)，也可以獲得較高精度的測量數(shù)據(jù)。

3.1 在外業(yè)測量中的應(yīng)用

開展水利水電工程測量工作，外業(yè)工作顯得尤為重要，引用GPS測量技術(shù)到外業(yè)測量工作中，通過科學(xué)合理選擇測量點(diǎn)，能夠很好的保證水利水電工程測量質(zhì)量。外業(yè)測量在選點(diǎn)前，相關(guān)人員需要在了解、分析水利水電工程實(shí)際情況，運(yùn)用GPS測量技術(shù)實(shí)施觀測，為了保證選點(diǎn)合理性，在觀測時(shí)，要做好無線安置工作。

3.2 在變形監(jiān)測中的應(yīng)用

變形監(jiān)測能夠通過觀測，發(fā)現(xiàn)變形的信息，降低變形信息對水利水電工程的影響度。正常情況下，為保證變形監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，都采用水準(zhǔn)測量的方法，整體要求較高。從目前情況看，水利水電工程建設(shè)主要位于城市附近，其中包括了水庫堤壩、水閘等，主要建在距離居民點(diǎn)附近。因此，如果發(fā)生質(zhì)量問題，將會直接影響到附近居民生活、生產(chǎn)質(zhì)量，甚至?xí)：Φ饺藗兩眢w健康和財(cái)產(chǎn)安全。所以，要提高變形監(jiān)測力度，有效發(fā)揮GPS測量技術(shù)優(yōu)勢，通過固定全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的接收器，進(jìn)而更好地確保水利水電工程檢測準(zhǔn)確性。

3.3 高程測量中的應(yīng)用

在水利水電工程測量工作中，高程測量是一項(xiàng)基礎(chǔ)，也是非常重要的工作，高程測量的準(zhǔn)確性，會直接影響到水利水電工程建設(shè)的安全性，同時(shí)，也會帶來資金方面的問題。事實(shí)上，水利水電工程測量過程中，容易被一些自然環(huán)境因素所影響，進(jìn)而阻礙測量工作順利進(jìn)行。而引入GPS測量技術(shù)后，借助衛(wèi)星信號，分析后能夠獲取到大地實(shí)際高度，在此基礎(chǔ)上，利用水準(zhǔn)儀等設(shè)備，計(jì)算出相應(yīng)的高程，進(jìn)而明確出測量位置的高程，減少測量工作量以及時(shí)間，極大地提高了工作效率。

3.4 渠道管線測量的應(yīng)用

渠道管線在水利水電工程中具有非常重要的地位。通常，水利工程建設(shè)過程中會使用到很多渠道管線，并且長度較長，這便增加了測量難度。此外，還會受到多種因素的干擾，影響到測量準(zhǔn)確性。將GPS測量技術(shù)應(yīng)用到水利水電工程中，，可以很好地解決此問題，工作人員只需要進(jìn)行高程、轉(zhuǎn)角等操作即可，進(jìn)而保證渠道管線測量精準(zhǔn)性。

3.5 數(shù)據(jù)分析處理的應(yīng)用

獲得測量數(shù)據(jù)后，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，此過程也會影響到整體水利水電工程測量工作質(zhì)量與水平。因此，數(shù)據(jù)分析能力能夠決定著測量質(zhì)量。對此，工作人員需要先做好數(shù)據(jù)預(yù)處理，主要是結(jié)合工程實(shí)際情況，篩選、分類原始數(shù)據(jù)，剔除其中不需要的信息。在此基礎(chǔ)上，要進(jìn)行平差計(jì)算，進(jìn)一步明確同一基線邊的同步觀測數(shù)值以及平差結(jié)果，保證計(jì)算準(zhǔn)確性。最后，需要將獲得的GPS網(wǎng)以及坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，獲取所需數(shù)據(jù)信息，為水利水電工程測量工作提供相應(yīng)的參考數(shù)據(jù)。

4.具體案例分析及應(yīng)用

某地大河流向A處，由于大河水量較為豐富，所以當(dāng)?shù)卣胍糜诎l(fā)電。根據(jù)A處作為引水河流，建立a座和b座兩個(gè)跨河水電站。工程投資10億，其中a座水電站的裝機(jī)容量設(shè)置為10萬kW，引水隧洞長5.5m，取水口高675m。在該工程中，主要有廠房、大壩、引水隧洞、壓水管道等。而b座水電站的裝機(jī)容量為5.6萬kW，取水口高460m，引水隧洞長2m，廠房高程大約410m。應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行測量，使用了5臺GPS接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)了同步觀測，每個(gè)時(shí)段至少有100min的觀測時(shí)間，觀測基數(shù)為200條，其中有12條檢測無效，8條觀測結(jié)果差異性較大。所以，有180條基線作為獨(dú)立觀測量。結(jié)合觀測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)GPS短基線的精確度存在一定的差別，而高程測量準(zhǔn)確性與幾何水平持平。

5.結(jié)語

總之，GPS測量技術(shù)的應(yīng)用，在很大程度上提高了水利水電測量精度、提高了觀測效率，為工程帶來了極大的方便。日后GPS技術(shù)測量不斷改進(jìn)，這將會進(jìn)一步推動(dòng)我國水利水電工程事業(yè)發(fā)展。