水庫河道測(cè)繪系統(tǒng)GPS應(yīng)用

張夏 濟(jì)南市水文局

就當(dāng)前測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用狀況來看，GPS無疑是最受歡迎且效果最佳的一類。因其精確便捷高效穩(wěn)定的應(yīng)用效果，因此在諸多的領(lǐng)域受到了廣泛應(yīng)用，即便是處在極為惡劣的環(huán)境條件下，也能最大程度地保障具體操作的穩(wěn)定和高效。

1.GPS在水庫河道測(cè)繪系統(tǒng)要求

1.1 做好周跳探測(cè)

對(duì)于GPS接收機(jī)來說，由于其接收的信號(hào)會(huì)隨著時(shí)間變化，而載波相位觀測(cè)值就是引起其變化的最為重要的時(shí)間函數(shù)，因此應(yīng)對(duì)其高度重視。特別是在函數(shù)曲線出現(xiàn)周跳時(shí)，后續(xù)的防控一定要處理到位，以免對(duì)測(cè)量結(jié)果造成不良影響。

1.2 做好小波變換控制

對(duì)于水庫大壩的變形監(jiān)測(cè)，其中涉及到的小波變換應(yīng)切實(shí)注意，以為信號(hào)時(shí)頻分析等提供基礎(chǔ)保障，由于監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)對(duì)于分析水庫工程運(yùn)行狀況有極大的促進(jìn)作用，但礙于水庫大壩所受的外部影響因素較多，且存在著很大的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性，因此應(yīng)充分參照變形產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)做深度分析，從而對(duì)大壩變形有一定的預(yù)測(cè)。以下是對(duì)以上監(jiān)測(cè)特性的總結(jié)

其一，GPS與小波變換融合監(jiān)測(cè)有著明顯的趨勢(shì)變化，水庫大壩建成且處在運(yùn)行時(shí)期，其會(huì)在自重以及水壓等外部條件的作用下發(fā)生徐變反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致壩體自上游到下游的時(shí)效變形。對(duì)于一些大型的水庫來說，由于水位通常會(huì)保持在正常高準(zhǔn)且不放空，因此也就使得水壓在壩體上產(chǎn)生彈性變量，而此時(shí)水位則處在一個(gè)逐漸上升的狀態(tài)。而通過趨勢(shì)項(xiàng)分量即可判定大壩位移是否穩(wěn)定，但這只能反映出一個(gè)基本大致的情況。

第二，GPS與小波變換融合有著鮮明的隨機(jī)波動(dòng)特征，由于影響大壩變形的溫度和水壓等是時(shí)刻變化著的，因此也就有了其隨機(jī)波動(dòng)的特性。通過這樣的變換監(jiān)測(cè)判定大壩變形，其中并不存在確定性函數(shù)，因此也就不能精確地對(duì)變形函數(shù)曲線予以描述，這樣一來就難免出現(xiàn)一定的誤差。然而對(duì)于小波理論綜合預(yù)測(cè)模型來說，通過對(duì)其科學(xué)高效的應(yīng)用，確實(shí)能夠?qū)Υ髩巫冃握w的時(shí)間序列以及趨勢(shì)項(xiàng)進(jìn)行有效的分離，而在對(duì)其各項(xiàng)的整合分析之下，監(jiān)測(cè)的精確度也就得到了切實(shí)的保障。

2.水庫河道測(cè)繪系統(tǒng)GPS準(zhǔn)備內(nèi)容

2.1 水庫河道測(cè)繪系統(tǒng)準(zhǔn)備階段

（1）明確進(jìn)行河道測(cè)量的目的和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并簽定具體的執(zhí)行合同。

（2）準(zhǔn)備資料：設(shè)計(jì)區(qū)域各種比例的地形圖以及控制點(diǎn)等資料務(wù)必要準(zhǔn)備完善；與此同時(shí)，測(cè)量區(qū)域的各個(gè)方面也應(yīng)有充分的了解，例如涉及到的政治經(jīng)濟(jì)因素以及生態(tài)環(huán)境建設(shè)的一些現(xiàn)實(shí)性價(jià)值等，尤其是與具體工作開展直接相關(guān)的氣候等有關(guān)條件。

（3）在獲取工程現(xiàn)場(chǎng)地形圖等各類資料以及進(jìn)行必要勘測(cè)的基礎(chǔ)上，制定切實(shí)可行的測(cè)量檔方案。

（4）立足于工程前期布局，對(duì)吃穿住行等各個(gè)方面做出精細(xì)安排。

2.2 控制測(cè)量階段

（1）要想保障河道測(cè)量工作的穩(wěn)定，加密控制網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)放在突出位置，一般來看，這樣的布設(shè)方式主要有三角網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)，如今隨著技術(shù)的發(fā)展，GPS受到了更多的應(yīng)用。此處是以現(xiàn)有的設(shè)備確定采用GPS網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)，需要注意的是，這樣的方式與一般測(cè)量并無多大區(qū)別，其中涉及到的方案設(shè)計(jì)以及外業(yè)實(shí)測(cè)和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)等都應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)有序地予以實(shí)施。技術(shù)設(shè)計(jì)也應(yīng)引起足夠的重視，后續(xù)的測(cè)量全部是根據(jù)其具體展開，對(duì)其的部署可參照有關(guān)方提交的任務(wù)書以及合同群規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。具體來看，主要有測(cè)區(qū)范圍和測(cè)量精度以及提交結(jié)果方式等共同構(gòu)成，與此同時(shí)還應(yīng)保證其整體與國家相關(guān)機(jī)構(gòu)規(guī)定的技術(shù)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)保持一致。盡管與普通的測(cè)量方式?jīng)]有多大區(qū)別，且在流程上基本一致，但是現(xiàn)代GPS網(wǎng)測(cè)量卻有著突出的優(yōu)勢(shì)，由于無需進(jìn)行控制點(diǎn)的通視且點(diǎn)位測(cè)量精度又比較均勻，因此相對(duì)來說其的操作靈活度更高一些。具體實(shí)施布網(wǎng)時(shí)，務(wù)必要確保河道測(cè)量各個(gè)點(diǎn)位精度的穩(wěn)定，以使其在后期運(yùn)行中發(fā)揮出最大價(jià)值。對(duì)于GPS網(wǎng)的施測(cè)，以下幾點(diǎn)應(yīng)切實(shí)注意，查勘和選點(diǎn)以及建立標(biāo)志等一般應(yīng)與普通測(cè)量保持一致，前后環(huán)節(jié)的順次應(yīng)把握精準(zhǔn)，以切實(shí)地保障具體操作的科學(xué)高效。

對(duì)于GPS控制點(diǎn)的選擇來說，應(yīng)嚴(yán)格遵行以下原則：①點(diǎn)位的環(huán)境要求應(yīng)放在第一位，區(qū)域內(nèi)視野應(yīng)保證開闊，同時(shí)還應(yīng)保證一定范圍內(nèi)沒有較大的障礙物，另外還應(yīng)避開高壓線等微波輻射的干擾；②點(diǎn)位的基礎(chǔ)應(yīng)確保穩(wěn)固，以為后期長期高效的運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障；③一般控制點(diǎn)設(shè)定在河堤上，為的是保障河道斷面測(cè)量的便捷性，各個(gè)點(diǎn)位之間的距離處在1km左右即可。選擇完畢以后，應(yīng)及時(shí)做出標(biāo)志，并協(xié)同當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門對(duì)其進(jìn)行管理和維護(hù)。觀測(cè)時(shí)間的確定也應(yīng)經(jīng)過深思熟慮以后方可有序進(jìn)行，測(cè)量區(qū)域內(nèi)的經(jīng)緯度和高程等務(wù)必要做到充分的分析，同時(shí)還應(yīng)與衛(wèi)星等設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)保持協(xié)調(diào)，以確保最終測(cè)量過程以及結(jié)果符合預(yù)期。另外，還應(yīng)按照以上控制網(wǎng)的布置情況確定每天的工作計(jì)劃，同時(shí)還應(yīng)將區(qū)域內(nèi)的交通和通訊等條件充分地分析到位，以免引發(fā)不可調(diào)控的不良情況。

（2）對(duì)于河道測(cè)量來說，高程控制網(wǎng)無需單獨(dú)建立。因其對(duì)這方面的要求較高，因此測(cè)量方法上務(wù)必要保證精細(xì)全面，以使其與GPS控制點(diǎn)保持一致。

3.GPS技術(shù)在河道橫斷面圖的測(cè)繪應(yīng)用

對(duì)于河道縱橫斷面的測(cè)量來說，其中涉及到的測(cè)繪工作應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，以為后續(xù)河道地形圖等的確定提供基礎(chǔ)保障。

（1）斷面基點(diǎn)的測(cè)定。測(cè)量河道橫斷面之前，務(wù)必要首先在河道某岸的河堤區(qū)域布設(shè)一些斷面基點(diǎn)，這樣的操作一般應(yīng)參照原有的地形圖具體實(shí)施。與此同時(shí)，還應(yīng)組預(yù)先設(shè)計(jì)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)保持一致。如果沒有地形圖可做參照，則可按照一岸每隔50—100m的方式進(jìn)行具體的操作。需要注意的是，基點(diǎn)的排列應(yīng)平行于河道的主流方向，并應(yīng)對(duì)其進(jìn)行規(guī)范的編號(hào)。另外，各個(gè)基點(diǎn)間的距離可借助于量距或是紅外測(cè)距等方式予以確定。

（2）河道橫斷面測(cè)量。對(duì)于河道橫斷面的測(cè)量來說，全站儀無疑是最為顯著的一類測(cè)量方法。具體來看，首先在某控制點(diǎn)上設(shè)置全站儀，并輸入該點(diǎn)的高程和坐標(biāo)等已知數(shù)據(jù)，然后對(duì)相鄰的控制點(diǎn)進(jìn)行瞄準(zhǔn)，而其已知數(shù)據(jù)也應(yīng)一并輸入。一般情況下，全站儀附近任何一個(gè)橫斷面的測(cè)量都應(yīng)在其基點(diǎn)上插上花桿，同時(shí)河道對(duì)岸也應(yīng)插上花桿，兩個(gè)花桿的連線應(yīng)與河道保持垂直。這些操作完成以后，即可進(jìn)行斷面點(diǎn)有關(guān)方面的設(shè)定，密度和間距等的控制務(wù)必要保證精確無誤。

（3）斷面數(shù)據(jù)野外采集。一般情況下，基準(zhǔn)線都是在四等GPS控制點(diǎn)附近架設(shè)，而流動(dòng)站和數(shù)字式測(cè)深儀則應(yīng)固定在特定位置。對(duì)于GPS接收機(jī)天線和測(cè)深儀換能器的平面位置并不一致，要想精確測(cè)量二者之間的關(guān)系，就應(yīng)采用特定的軟件進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)的精細(xì)分析，以切實(shí)地保障定位和測(cè)深等的協(xié)調(diào)。對(duì)于測(cè)深儀和RTK來說，通常其所采集的數(shù)據(jù)是通過一個(gè)串口適配器連入計(jì)算機(jī)，前者為連續(xù)測(cè)量，后者處于實(shí)時(shí)跟蹤狀態(tài)。對(duì)于數(shù)據(jù)采樣格式的確定，時(shí)間間隔以及手動(dòng)采集等模式皆可視情況做具體參照。因船速控制存在不定性，因此可按距離大小進(jìn)行定位采集。另外涉及到的靜態(tài)水邊高程，也應(yīng)在聯(lián)合測(cè)量的基礎(chǔ)上予以精確測(cè)量并記錄下來。

（4）河道橫斷面圖的繪制。需要注意的是，全站儀測(cè)得的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)當(dāng)中，進(jìn)而為其及時(shí)有效的處理提供保障，如有問題應(yīng)及時(shí)做出調(diào)整。

（5）河道縱斷面測(cè)量。該部分的測(cè)量一般是在各個(gè)橫斷面里程樁以及河道最深處和岸邊點(diǎn)等的高程繪制基礎(chǔ)上完成，因此其中涉及到的關(guān)鍵點(diǎn)務(wù)必要保證精細(xì)全面。

4.結(jié)語

由以上論述可以看出，GPS測(cè)量確實(shí)有著顯著的時(shí)代優(yōu)勢(shì)。然而要想使其發(fā)揮出最佳的測(cè)量水平，就應(yīng)嚴(yán)格遵照既定的操作規(guī)范和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，由此才能切實(shí)地保障所得數(shù)據(jù)的精確全面。相信在技術(shù)不斷改進(jìn)的基礎(chǔ)上，我國的工程測(cè)量等有關(guān)領(lǐng)域的施工也會(huì)更為科學(xué)高效。