淺談水利工程測量中的GPS系統(tǒng)應(yīng)用

劉峰

（榆樹市水利勘測設(shè)計處，吉林 榆樹 130400）

1 GPS工作原理及其特點

1.1 GPS的工作原理

GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是通過三顆或者以上衛(wèi)星，按照接收機設(shè)置的要求，對于給定的位置坐標將通過衛(wèi)星在該時刻該位置發(fā)出導(dǎo)航電文，利用軟件建立數(shù)學(xué)模型后，進行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算和數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)接收機和衛(wèi)星的信息交換，進而得到這一時刻的空間位置坐標。

1.2 GPS的特點

1.2.1 測站之間無需通視

以往測站點間實現(xiàn)相互通視是難以實現(xiàn)的現(xiàn)實問題，但是GPSRTK的特點正好彌補了這個問題，只要保證測站點位置的上空相對很開闊，無障礙和干擾源，那么特就可以靈活的實現(xiàn)選點，避免了相互通視的問題。

1.2.2 高精度的定位系統(tǒng)

雙頻GPS接收機的基線解精度與紅外儀差不多，但是我們都知道紅外儀在距離較遠時性能就降低了不少，但是雙頻GPS測量卻不會受到距離增大的影響，一般在小于50Km的基線上，其定位精度可以達到12×10-6，當超過這一距離一后，其測量精度會有略微的降低。

1.2.3 觀測時間短

利用GPS布設(shè)控制網(wǎng)，一般在30～40min就可以實現(xiàn)觀測，時間很短；如果我們采用快速靜態(tài)定位法時，所需要的觀測時間就更少了。當然為了縮短觀測時間，我們還可以借助使用Topcon GPS的快速靜態(tài)法，這種方法可在5min內(nèi)觀測完畢，得到三維坐標。

1.2.4 提供三維坐標

在精確測定觀測站平面位置的時候，GPS測量可以精確地測定二維平面坐標位置，同時還可以精確獲得大地高程，準確獲得觀測點(a，b，h)。

1.2.5 操作簡便

作為現(xiàn)代測量工具GPS具有很高的自動化程度，操作簡便，設(shè)備不繁雜。目前GPS接收機的發(fā)展趨勢是微型化和智能化，最終是讓觀測人員只需打開電源，個別位置調(diào)平后即可自動觀測獲得數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)的應(yīng)用軟件可以及時實現(xiàn)位置定位、跟蹤定位觀測等功能，大大降低了技術(shù)人員的勞動強度。

1.2.6 全天候作業(yè)

GPS觀測可在任何地點、任何時間連續(xù)地進行，一般不受天氣變化的影響。

由此可見，GPS測量技術(shù)技術(shù)先進，優(yōu)點明顯，將在以后的應(yīng)用中不斷的體現(xiàn)出來，我們也將更加不斷的開發(fā)GPS技術(shù)的更多特點，為水利工程測量水平的提高不斷努力。

2 GPS技術(shù)在水利工程測量中應(yīng)用發(fā)展

隨著全球氣候變化和可持續(xù)發(fā)展的理念深入人心，人們越來越重視水利工程建設(shè)，水利工程建設(shè)中的測量技術(shù)和方法的不斷改進，促進了GPS被更廣泛的應(yīng)用于水利工程建設(shè)當中。現(xiàn)如今，它正以其高精度、高效率的技術(shù)優(yōu)勢，低成本、操作簡單的特點被人們越來越認可，當然GPS里不靠地球衛(wèi)星，也就是說隨著我們的航天技術(shù)不斷的發(fā)展，在不久將來我國的GPS也必將迎來一個技術(shù)的革新階段。

許靈均自幼父親去了美國，母親早亡，成了孤兒。好不容易大學(xué)畢業(yè)，又被打成“右派”，流放到大西北敕勒川勞動改造，成了牧馬人。“文革”中，老鄉(xiāng)們因為許靈均的勤勞、善良而加意保護他，使他躲過了更加殘酷的迫害。四川是重災(zāi)區(qū)，很多人吃不上飯。少女秀芝為了尋一條活路，逃到了敕勒川。她聲言：“只要誰肯收留我，給我一口飯吃，我就嫁給誰。”老牧民郭蹁子，覺得秀芝人品、長相都不錯，許靈均也老大不小了還沒成親，他想不如就讓秀芝跟了許靈均吧。

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國水利工程測量面臨前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，而GPS測量技術(shù)又具有很多優(yōu)點，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，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)，即所謂的實時動態(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。

3 GPS技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用

GPS技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域，水利工程測量中，GPS技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。比如世紀工程三峽水利樞紐的建設(shè)，小浪底工程等水利工程測量中都用到了GPS技術(shù)，這項技術(shù)的應(yīng)用都為工程的順利完成奠定了基礎(chǔ)。下面著重講解GPS技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用。GPS技術(shù)在水利測量中的應(yīng)用主要包括以下部分：GPS的外業(yè)測量、GPS的布網(wǎng)以及實時動態(tài)測量技術(shù)的應(yīng)用等等。

3.1 GPS外業(yè)測量

GPS外業(yè)測量的關(guān)鍵是選擇合適的點。可以說有了位置合適的點，我們才可以得到正確的測量結(jié)果，所以在測量前要做好玄殿的準備工作，了解待測區(qū)域的相關(guān)信息，當我們了解了待測地區(qū)的地理信息后我們就可以選定最恰當?shù)命c 進行外業(yè)測量。

GPS的觀測工作主要體現(xiàn)在無線安置和開機觀測，這與常規(guī)測量有很大的不同。無線安置工作中，要做到在正常點位，天線應(yīng)架設(shè)在三腳架上，并安置在標忐中心的上方直接對中，天線基座上的圓水準氣泡必須整平；在有風(fēng)天氣中，應(yīng)將無線進行三方向固定。

3.2 GPS布網(wǎng)工作

3.3 實時動態(tài)測量方法

RTK工作基本方式可以表述為：在某一已知點上設(shè)立基準站并安置一臺GPS接收機，對所有的可見衛(wèi)星進行現(xiàn)場測，采用無線電傳送設(shè)備，將觀測到的數(shù)據(jù)和測站信息通過數(shù)據(jù)鏈傳送到流動站。依據(jù)相對定位的基本原理，流動站在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設(shè)備接收基準站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，基準站及流動站將該數(shù)據(jù)與本身觀測到的數(shù)據(jù)進行差分解算，從而得到兩觀測站之間的相對位置，解算出流動站所在位置的三維坐標并實時存儲和輸出。

3.4 在地形測圖中的應(yīng)用

在系統(tǒng)設(shè)置及初始化完成進行測量之前，要進行必要的測量檢核，以便確保基站設(shè)置正確，測量數(shù)據(jù)可靠。常用的檢核方法有幾個方面：1用已知點檢核比較，即用RTK測量一些控制點的坐標，把它與已知坐標進行比較檢核，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施改正。經(jīng)過實踐表明，這種方法比較可靠。2重測比較，設(shè)置完成后先測幾個固定點坐標，如果測區(qū)已有RTK點，即重測已有RTK點坐標進行比較；如果沒有，可重新設(shè)置儀器，重測剛才測過的RTK點進行比較，同時可用全站儀測量各測點間的距離和高差，用距離反算和高差較差來檢核成果的精度。

結(jié)語

綜上所述，GPS測量技術(shù)優(yōu)點明顯，在水利工程建設(shè)中已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，效果顯著。通過GPS測量技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用，充分掌握了GPS測量技術(shù)的應(yīng)用過程和方法，為以后GPS的更廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。在利用GPS技術(shù)進行水利工程測量的時候，要特別注意測量結(jié)果的精確度和實用性，這是采用GPS技術(shù)測量的關(guān)鍵所在。GPS作業(yè)有著極高的精度，它的作業(yè)不受環(huán)境和距離及通視條件限制，而且適合于地形條件較差的地區(qū)，GPS測量可極大地降低勞動作業(yè)強度，提高作業(yè)效率，因此，GPS在水利工程測量上具有很大的發(fā)展前景。

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