GPS系統(tǒng)技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用分析

許棟 郭金星 代永輝 蓋永智

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS 技術(shù)已在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。GPS 技術(shù)在水利工程測量的應(yīng)用是水利工程的一項(xiàng)重大技術(shù)革命，GPS 因其所具有的特點(diǎn)：高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應(yīng)用廣泛等，使得在測繪領(lǐng)域得到極大的發(fā)展和應(yīng)用，促進(jìn)了水利工程測量的發(fā)展。本文主要介紹了 GPS 技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、特點(diǎn)以及在水利工程測量中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】GPS 技術(shù)；工程測量；應(yīng)用

1、GPS 技術(shù)的概述及在水利工程測量中發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前水利工程測量已經(jīng)受到越來越多的重視，好的測量方法和測量技術(shù)也成為人們重點(diǎn)發(fā)展方向。隨著社會的發(fā)展，各種測量方法和測量設(shè)備也不斷的被發(fā)現(xiàn)，GPS 技術(shù)也就是在不斷的發(fā)展中出現(xiàn)的。GPS 技術(shù)在水利工程測量中，以其高效率，低成本，高精度，不需要通視等特點(diǎn)受到人們的歡迎。在水利工程測量中得到不斷的應(yīng)用。GPS是無線式導(dǎo)航系統(tǒng)，其系統(tǒng)基礎(chǔ)為已經(jīng)發(fā)射的地球衛(wèi)星，通過測量地面三維坐標(biāo)來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航或者定位。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國水利工程測量面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，而 GPS 測量技術(shù)又具有很多優(yōu)點(diǎn)，所以，GPS 測量技術(shù)在水利工程測量中得到了越來越多的應(yīng)用。GPS 技術(shù)在水利工程中的初級應(yīng)用是：用 GPS 靜態(tài)或者快速靜態(tài)方法建立沿線總體控制測量；同時(shí)，在水利工程施工階段為閘門、渠道、堤壩建立施工控制。而更高一級的應(yīng)用是在水利工程測量中采用 RTK 技術(shù)，即所謂的實(shí)時(shí)動態(tài)定位技術(shù)。它將在水利工程測量中具有更加廣闊的應(yīng)用前景。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，水利工程建設(shè)迎來前所末有的發(fā)展機(jī)遇，這就對勘測設(shè)計(jì)提出了更高的要求。隨著水利工程勘測設(shè)計(jì)行業(yè)軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的發(fā)展，水利工程勘測設(shè)計(jì)已實(shí)現(xiàn) CAD化，有些軟件本身還要求提供地面數(shù)字化測繪產(chǎn)品的支持；建立勘測、設(shè)計(jì)、施工、后期管理一體化的數(shù)據(jù)鏈，減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄、輸入等中間環(huán)節(jié)，是水利工程勘測設(shè)計(jì)內(nèi)外業(yè)一體化的要求，也是影響水利勘測設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的瓶頸所在。目前水利工程勘測中雖已采用電子全站儀和電子水準(zhǔn)儀等先進(jìn)儀器設(shè)備，但常規(guī)測量方法受橫向通視和作業(yè)條件的限制，作業(yè)強(qiáng)度大，且效率低，大大延長了設(shè)計(jì)周期?？睖y技術(shù)的進(jìn)步在于設(shè)備引進(jìn)和技術(shù)改造，在當(dāng)前的水利工程測量中 GPS 技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

2、GPS技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 能丈量并不規(guī)則的區(qū)域

GPS 技術(shù)并不只是可以對于規(guī)則區(qū)域進(jìn)行處理，同時(shí)對于較大面積區(qū)域，采取航線測量面積的形式來進(jìn)行衡量，然后根據(jù)航線的路線繪制出一條軌跡，通過數(shù)值計(jì)算，求解出軌跡包圍范圍內(nèi)的面積大小.

2.2 測站間不需要通視

就實(shí)際情況來說，GPS 技術(shù)最大優(yōu)點(diǎn)就在于其本身并不需要有通視，尤其是在布置長達(dá)隧道施工控制網(wǎng)點(diǎn)的時(shí)候，選取地點(diǎn)布置網(wǎng)絡(luò)也就顯得非常靈活方便；與此同時(shí)，也可以省去很多二點(diǎn)和傳算點(diǎn)，進(jìn)而在很大程度上降低工作成本。

2.3 較高的測量精度，能夠全天候工作

GPS 技術(shù)不僅可以為使用者提供有連續(xù)實(shí)時(shí)的三維位置，同時(shí)還可以提供精確時(shí)間，并且能夠在任何天氣環(huán)境下全天候的進(jìn)行工作；另外，GPS 技術(shù)也采用了差分定位的技術(shù)，從而可以使測量精度達(dá)到毫米的級別。就目前情況來說，GPSRTK 技術(shù)可以在很大程度上確保在動態(tài)情況下厘米級的精度，進(jìn)而可以滿足對于水下平面位置的精度要求。

3、GPS技術(shù)在實(shí)際水利工程測量中的應(yīng)用

3.1 在堤防工程施工測量中的應(yīng)用

在如今的水利水電工程應(yīng)用中，如果簡單采取常用形式對堤壩工程進(jìn)行測量，那么氣平面和高程就需要分級別進(jìn)行布置，其中平面控制點(diǎn)就需要通視技術(shù)，分層競速并不是非常均勻，誤差積累也相對較大，另外考慮到觀測測回?cái)?shù)目較多，觀測的精確程度較大，以及受到觀測環(huán)境的影響，高程測量不僅費(fèi)時(shí)，也非常費(fèi)力，有的時(shí)候還需要返工。然而如果充分利用動態(tài)測量的話，那么各個(gè)平面的控制點(diǎn)之間就不存在積累傳遞的現(xiàn)象，誤差的傳播途徑也會在一定程度上得到減小，進(jìn)而使得控制點(diǎn)的精度得到提高。

3.2 在大型水工建筑物變形觀測中的應(yīng)用

如果采取了 GPS 技術(shù)，那么就可以實(shí)時(shí)進(jìn)行變形觀測工作，就現(xiàn)實(shí)情況來說，如果能夠放置儀器的話，那么就可以很好地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)點(diǎn)的變化工作，此時(shí)并不需要對基準(zhǔn)點(diǎn)來進(jìn)行設(shè)定，假設(shè)出現(xiàn)某種原因而使得觀測點(diǎn)不能夠很好設(shè)置的話，那么GPS 測量就可以快速方便的對基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性進(jìn)行核定，不需要布置繁瑣的參考網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而減少工作的時(shí)間，在一定程度上提高工作的效率。

3.3 GPS 外業(yè)測量中的應(yīng)用

GPS 外業(yè)測量中，選點(diǎn)是關(guān)鍵。點(diǎn)的定位對于保證測量結(jié)果的正確性具有非常重要的意義，因此要在選點(diǎn)前做好充分的準(zhǔn)備工作，包括收集和了解有關(guān)測區(qū)的地理位置，標(biāo)架，標(biāo)型的完好狀況等等。這都是做好選點(diǎn)的關(guān)鍵。GPS 的觀測工作主要體現(xiàn)在無線安置和開機(jī)觀測，這與常規(guī)測量有很大的不同。無線安置工作中，要做到在正常點(diǎn)位，天線應(yīng)架設(shè)在三腳架上，并安置在標(biāo)忐中心的上方直接對中，天線基座上的圓水準(zhǔn)氣泡必須整平；在有風(fēng)天氣中，應(yīng)將無線進(jìn)行三方向固定。

3.4 GPS 布網(wǎng)工作中的應(yīng)用

關(guān)于 GPS 布網(wǎng)工作如下：對于線路及帶狀工程測量，例如引水工程等，通常都采用點(diǎn)連式或邊連式組成連續(xù)發(fā)展的三角鎖同步圖形，而對于工程樞紐地區(qū)的施工控制網(wǎng)和變形監(jiān)測網(wǎng)，通常則采用邊連式或網(wǎng)連式布設(shè)，以增強(qiáng)網(wǎng)形的幾何強(qiáng)度，提高 GPS 控制網(wǎng)的可靠性和數(shù)據(jù)精度。

結(jié)語

總之，GPS 系統(tǒng)技術(shù)在水利工程勘測中的應(yīng)用，對水利工程勘測手段和作業(yè)方法產(chǎn)生了突破性的發(fā)展，極大地提高了勘測精度和勘測效率，在實(shí)際水利工程測量中在利用 GPS 技術(shù)進(jìn)行測量的時(shí)，要特別注意測量結(jié)果的精確度和實(shí)用性，這是采用 GPS 技術(shù)測量的關(guān)鍵所在。隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，GPS 技術(shù)在今后的發(fā)展，在其功能方面將會更加完善，性能更加先進(jìn)，針對不同的水利測量實(shí)例，因地制宜，合理利用，GPS 技術(shù)將為水利工程測量帶來更加顯著的發(fā)展。

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