GPS技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用

鞠海明，陳啟濤

（吉林省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，吉林長春，130000）

1 GPS 技術(shù)在測量工作中的應(yīng)用原理及特征

1.1 技術(shù)原理

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展GPS在很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，合適精確度極高的定位技術(shù)，其實(shí)其在實(shí)施的時(shí)候，原理就是借助發(fā)射的三顆或以上的衛(wèi)星，根據(jù)接收機(jī)發(fā)射給出的指令需求，針對某時(shí)某地給出的導(dǎo)航訊息加以分析，然后建設(shè)起相對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，在精密的核算后，把接收機(jī)在的地方加以設(shè)定，并實(shí)現(xiàn)獲取精準(zhǔn)定位資訊的效果。

1.2 特點(diǎn)

（1）GPS這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，讓原本彼此需要通視的測量站，不再要求通視，這極大的精簡了測量操作的流程。在以往的測量作業(yè)中，是不能實(shí)現(xiàn)的。正是因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用，測量站就算是不進(jìn)行彼此通視也可以實(shí)現(xiàn)對位置的準(zhǔn)備選定，讓測量作業(yè)變得更簡潔；（2）整體的定位系統(tǒng)精確程度相較于之前更高。借助雙頻GPS 接收機(jī)所測得的結(jié)果，其精確程度和紅外儀測量得出的精確程度差不多，不過紅外線測量儀在進(jìn)行對距離測量的時(shí)候精確度就不夠理想了，這種情況下，使用GPS技術(shù)就不會(huì)有這種問題。

2 GPS 在水利工程基礎(chǔ)測量工作中的運(yùn)用

在水利工程中，針對地基的基礎(chǔ)測量十分關(guān)鍵，這是確保水利工程能夠順利實(shí)施，且精確程度較高的基礎(chǔ)，要想進(jìn)一步提升地基測量的精確度水平，就可以選擇使用GPS這項(xiàng)技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用，避免了地基測量不精準(zhǔn)的問題，為整個(gè)水利工程的順利實(shí)施提供了保障。在水利工程的地基測量環(huán)節(jié)，一定要先對地基測量的方案做好篩選。因?yàn)樗こ瘫旧淼奶厥庑?，其所在的地勢條件都不佳，如果采取傳統(tǒng)的測量方法就很難完成，就算完成了，精確度也達(dá)不到要，再加上現(xiàn)實(shí)生活中，水利工程中需要測量的跨度都比較寬廣，一般會(huì)有數(shù)千平方米。所以，在真正的測量作業(yè)中，要想確保整個(gè)測量作業(yè)精確程度和功率水平，就可以選擇利用GPS這項(xiàng)技術(shù)。在真正的實(shí)施時(shí)候，一般結(jié)合GPS這項(xiàng)技術(shù)的具體不同分成GPS-RTK 技術(shù)與 CORS 兩類。以上兩種技術(shù)類型在水利工程中的應(yīng)用，差不多就能達(dá)到所有的測量要求，但是兩者差異明顯，各自的優(yōu)勢也不同，所以在實(shí)施測量的時(shí)候，要結(jié)合具體的測量習(xí)慣及特點(diǎn)選擇最適合的測量技術(shù)。

3 GPS-RTK 這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用于渠道測量中的優(yōu)勢與實(shí)踐操作

3.1 優(yōu)勢

在水利工程中，渠道測量屬于十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，采取運(yùn)用GPS-RTK這樣技術(shù)可以明顯提升渠道測量所得結(jié)果的精準(zhǔn)程度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)測量的高效性，可以在很大程度上彌補(bǔ)運(yùn)用傳統(tǒng)測量手段在測量工作中由于通視環(huán)境備受顯著的情況。在現(xiàn)實(shí)的測量作業(yè)開展的時(shí)候，采取GPS動(dòng)態(tài)測量手段阻止建設(shè)起B(yǎng)M 四等水準(zhǔn)點(diǎn)順著渠道加以管控，同時(shí)在所有的水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)計(jì)一致的平面坐標(biāo)，借助這一手段實(shí)現(xiàn)渠道中多個(gè)要素的測量工作，逼格最終實(shí)現(xiàn)對渠道導(dǎo)線圖的設(shè)計(jì)工作，并進(jìn)一步繪制獲取精準(zhǔn)程度較高的總平面圖。

3.2 實(shí)踐操作

3.2.1 渠道斷面的測量

在確定渠道線路之后需要對渠道斷面進(jìn)行測量。每次開始測量之前，需要設(shè)置基站，并對儀器進(jìn)行校點(diǎn)，通常使用三角架，持續(xù)接收 10min 信號，從而保證測量高程的精度。對邊樁精度進(jìn)行確定時(shí)，對測量精度可以適當(dāng)放寬，通常邊樁的高程限差為 10cm 即能達(dá)到要求。設(shè)置中樁時(shí)，每相隔20-50m 需要設(shè)置 1 個(gè)中樁，并對應(yīng)測量一個(gè)橫斷面，兩個(gè)中樁之間可以不通視。

3.2.2 RTK 渠道建筑物的測量

使用 GPS-RTK 測量方式能夠方便的增加測量交叉建筑物的控制樁，因?yàn)榻ㄖ镒鴺?biāo)高程與渠道線路的坐標(biāo)高程系統(tǒng)一直，可以直接在現(xiàn)場就能夠確定渠道和渡槽、倒虹吸、隧洞的平面交角，并由此而快速準(zhǔn)確的計(jì)算得到水頭損失。但是，在測量渠道建筑物時(shí)可以適當(dāng)增設(shè)一個(gè)流動(dòng)站，并根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目施工需要對各地形進(jìn)行測量，使得渠道斷面與建筑物測量能夠同時(shí)進(jìn)行，避免了需要增加測量工作點(diǎn)而導(dǎo)致測量成本增加的問題。

4 GPS 在水利工程滑坡體測量作業(yè)中的實(shí)際運(yùn)用

4.1 測量內(nèi)容

在針對工程滑坡體進(jìn)行測量的時(shí)候，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)便是針對滑坡體以及地表水位移、被測量的區(qū)間內(nèi)建筑的沉降情況加以監(jiān)測，獲取地面表層的垂直位移及多項(xiàng)數(shù)據(jù)信息結(jié)果。在對建筑沉降進(jìn)行測量的時(shí)候，要先用水準(zhǔn)測量儀器加以監(jiān)測，同時(shí)結(jié)合布網(wǎng)的實(shí)際需求，根據(jù)滑坡所在區(qū)域具體的地質(zhì)環(huán)境，采取實(shí)施最合理的控制網(wǎng)布網(wǎng)形式。當(dāng)獲取到監(jiān)測數(shù)據(jù)后，所有的數(shù)據(jù)信息都一定要通過自由網(wǎng)加以平差處理，同時(shí)針對它和基準(zhǔn)點(diǎn)加以實(shí)時(shí)位移情況對比，觀察監(jiān)測它是不是在測量精準(zhǔn)度區(qū)間范圍中。獲取的所有計(jì)算結(jié)論都一定要達(dá)到點(diǎn)位誤差設(shè)計(jì)的精確程度需求標(biāo)準(zhǔn)，這樣就能夠得到精準(zhǔn)的滑坡體和地面表層多項(xiàng)GPS 測量點(diǎn)的具體位移信息。

4.2 測量方案

在水利工程中，針對滑坡體開展的測量，困難的其中一個(gè)原因是由于土體容易發(fā)生滑動(dòng)及塌陷，這就造成很多測量點(diǎn)所在的地方被損壞。所以，在運(yùn)用GPS這項(xiàng)技術(shù)開展測量工作的時(shí)候，就能夠采取雙基點(diǎn)測量的方法，也就是在左壩頭的滑坡體進(jìn)行測量的過程中，運(yùn)用同個(gè)工作基點(diǎn)去開展監(jiān)測，針對滑坡體開展全面分析及數(shù)據(jù)整理。借助雙基點(diǎn)測量手段，可以獲取有保障性的測量數(shù)據(jù)。

4.3 數(shù)據(jù)處理

當(dāng)獲取測量結(jié)果后，一定要借助專門的GPS來針對基線開展核算，要想確保數(shù)據(jù)整理的負(fù)荷需求，就一定要注意下面幾個(gè)問題 ：（1）可以在WGS-84系統(tǒng)內(nèi)開展計(jì)算作業(yè)，針對那些不符合標(biāo)準(zhǔn)的基線開展優(yōu)化處理，讓同步環(huán)、異步環(huán)符合標(biāo)準(zhǔn)后再采取標(biāo)準(zhǔn)模型加以計(jì)算；（2）在開展計(jì)算的時(shí)候要用廣播星歷及時(shí)開展對數(shù)據(jù)信息的整理；（3）在同一個(gè)時(shí)間段范圍內(nèi)通過測量獲取的數(shù)據(jù)信息，整體剔除率要把握在10%以下。