淺談水利工程測量中的GPS系統應用

劉峰

（榆樹市水利勘測設計處，吉林 榆樹 130400）

1 GPS工作原理及其特點

1.1 GPS的工作原理

GPS衛星導航定位系統是通過三顆或者以上衛星，按照接收機設置的要求，對于給定的位置坐標將通過衛星在該時刻該位置發出導航電文，利用軟件建立數學模型后，進行復雜的數學運算和數據分析，實現接收機和衛星的信息交換，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

以往測站點間實現相互通視是難以實現的現實問題，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選點，避免了相互通視的問題。

1.2.2 高精度的定位系統

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布設控制網，一般在30～40min就可以實現觀測，時間很短；如果我們采用快速靜態定位法時，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的快速靜態法，這種方法可在5min內觀測完畢，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

作為現代測量工具GPS具有很高的自動化程度，操作簡便，設備不繁雜。目前GPS接收機的發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，個別位置調平后即可自動觀測獲得數據，結合相關的應用軟件可以及時實現位置定位、跟蹤定位觀測等功能，大大降低了技術人員的勞動強度。

1.2.6 全天候作業

GPS觀測可在任何地點、任何時間連續地進行，一般不受天氣變化的影響。

由此可見，GPS測量技術技術先進，優點明顯，將在以后的應用中不斷的體現出來，我們也將更加不斷的開發GPS技術的更多特點，為水利工程測量水平的提高不斷努力。

2 GPS技術在水利工程測量中應用發展

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

許靈均自幼父親去了美國，母親早亡，成了孤兒。好不容易大學畢業，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。四川是重災區，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。

隨著經濟的發展，我國水利工程測量面臨前所未有的機遇和挑戰，而GPS測量技術又具有很多優點，所以，GPS測量技術在水利工程測量中得到了越來越多的應用。GPS技術在水利工程中的初級應用是：用GPS靜態或者快速靜態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。而更高一級的應用是在水利工程測量中采用RTK技術，即所謂的實時動態定位技術。它將在水利工程測量中具有更加廣闊的應用前景。

3 GPS技術在水利工程測量中的應用

GPS技術已經廣泛的應用于各個領域，水利工程測量中，GPS技術也得到了廣泛的應用。比如世紀工程三峽水利樞紐的建設，小浪底工程等水利工程測量中都用到了GPS技術，這項技術的應用都為工程的順利完成奠定了基礎。下面著重講解GPS技術在水利工程測量中的應用。GPS技術在水利測量中的應用主要包括以下部分：GPS的外業測量、GPS的布網以及實時動態測量技術的應用等等。

3.1 GPS外業測量

GPS外業測量的關鍵是選擇合適的點。可以說有了位置合適的點，我們才可以得到正確的測量結果，所以在測量前要做好玄殿的準備工作，了解待測區域的相關信息，當我們了解了待測地區的地理信息后我們就可以選定最恰當得點 進行外業測量。

GPS的觀測工作主要體現在無線安置和開機觀測，這與常規測量有很大的不同。無線安置工作中，要做到在正常點位，天線應架設在三腳架上，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；在有風天氣中，應將無線進行三方向固定。

3.2 GPS布網工作

3.3 實時動態測量方法

RTK工作基本方式可以表述為：在某一已知點上設立基準站并安置一臺GPS接收機，對所有的可見衛星進行現場測，采用無線電傳送設備，將觀測到的數據和測站信息通過數據鏈傳送到流動站。依據相對定位的基本原理，流動站在接收GPS衛星信號的同時，通過無線電接收設備接收基準站傳輸的數據，基準站及流動站將該數據與本身觀測到的數據進行差分解算，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 在地形測圖中的應用

在系統設置及初始化完成進行測量之前，要進行必要的測量檢核，以便確保基站設置正確，測量數據可靠。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，發現問題及時采取措施改正。經過實踐表明，這種方法比較可靠。2重測比較，設置完成后先測幾個固定點坐標，如果測區已有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。

結語

綜上所述，GPS測量技術優點明顯，在水利工程建設中已經被廣泛的應用，效果顯著。通過GPS測量技術在水利工程測量中的應用，充分掌握了GPS測量技術的應用過程和方法，為以后GPS的更廣泛應用奠定了基礎。在利用GPS技術進行水利工程測量的時候，要特別注意測量結果的精確度和實用性，這是采用GPS技術測量的關鍵所在。GPS作業有著極高的精度，它的作業不受環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，GPS測量可極大地降低勞動作業強度，提高作業效率，因此，GPS在水利工程測量上具有很大的發展前景。

[1]洪海.GPS在水利工程中的應用綜述[J].水利科技與經濟，2009(02).

[2]葉畢升.淺談GPS測量在水利水電工程中的應用[J].科技創新導報，2008(15).

[3]王力賡.RTK技術在水利工程測量中的應用與研究[J].治淮，2009，(07).

[4]鐘飛.GPS在水利工程測量中的應用[J].科技資訊，2009(12).

[5]王光輝，朱彥武，張書畢，劉軍.GPS、GLONASS和Galileo系統集成接收機單點定位精度研究[A]，現代空間定位技術應用研討交流會論文集（第5卷第3集）[C].2007.

[6]馬耀昌，辛國.GPS測量誤差與數據處理的質量控制 [A].測繪荊楚—湖北省測繪學會2005年“索佳杯”學術論文集[C].2005.