GPS 技術及其在水利工程測量中的應用研究

莫家玉

【摘要】GPS 在水利工程勘測中的應用，對水利工程勘測手段和作業方法產生了革命性的變革，極大地提高了勘測精度和勘測效率，需要強調的一點是，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。在以后 GPS 技術發展應用中，將向著功能更加完善，性能更加先進發展，針對不同的水利測量實例，因地制宜，合理利用，GPS 技術將為水利工程測量帶來更加顯著的發展。

【關鍵詞】GPS技術；水利工程測量；經濟高效；簡單可靠；測量質量；布網工作；誤差控制

1引言

工程建設，勘測是基礎，設計是靈魂。優質工程和精品工程離不開高質量的勘測設計。水利工程測量是為水利工程建設服務的專門測量，屬于工程測量學的范疇，它的主要任務如下：

（l）為水利工程規劃設計提供所需的地形資料。規劃時需提供中、小比例尺地形圖及有關信息，建筑物設計時要測繪大比例尺地形圖。

（2）施工階段要將圖上設計好的建筑物按其位置、大小測設于地面，以便據此施工，稱為施工放樣。

（3）在施工過程中及工程建成后運行管理中，需要對建筑物的穩定性及變化情況進行監測）變形觀測，確保工程安全。

測量技術的一個重要分支——全球定位系統（Global positioning system）衛星定位技術正日益廣泛地應用于測繪、導航、天文、通訊和其他許多領域。從其發展趨勢看，GPS衛星定位技術還將更加深入和普及到我國的經濟和國防建設乃至人們的日常生活中。作為當代一項非常重要的科技成就，GPS技術己經應用于水利工程建設的各個方面，而且必將更加深入的影響水利工程建設。

2 GPS 技術的特點

GPS 測量技術主要包括以下幾點： 定位的精度準確，觀測耗時較短，且測站之間不需要進行通視，能夠為用戶提供三維坐標，在操作方面也十分簡便，而且它的續航能力十分出眾，能夠進行全天候的作業，同時還具備多種方便使用的功能等。也正是這些優點讓 GPS 測量技術不斷保持測量行業的領先地位。GPS 之所以能夠長久地保持在測量行業的領先地位也正是因為其定位精度十分高，它在 300 -1 500 m這個階段中的工程精度定位中，在持續工作長達1 h以上之后，其工作所得出的平面位置誤差仍然小于1 mm。由于測站的產生，也將觀測站與觀測站之間的聯系變得更加緊密，這也相對地解決了測量學中的一大難題，它的存在使得在接收信號時能夠不受到任何外界的干擾。而 GPS 測量技術其廣泛性不僅僅是體現在以上的這些方面，它還能夠應用在測速與測時這兩個方面上。與此同時，GPS 測量系統還有著一個其他測量技術無法比擬的優勢，即自動化程度非常高。由于自動化程度變高，使得在使用 GPS 進行測量時，其操作變得十分簡便。

通過對以上 GPS 眾多優點的簡述，可以得出 GPS 測量技術十分先進，有著眾多優良的特點，這也會在今后的眾多應用中體現出來。同時，我國也會在今后的發展中不斷地研究開發更多 GPS 測量技術的特點，并不斷地提高水利工程的測量質量。

3GPS在水利工程工程測量中存在問題

3.1多路徑效應

在水利工程中其絕大部分面積為水域，其對接收衛星信號的多路徑效應非常嚴重，這將是制約GPS在水利工程中廣泛應用的一個主要因素。對于多路經效應所帶來的誤差可以采用在天線下面增加抑徑板或抑徑圈的方法加以減弱，該方法可減少30%左右的多路經誤差；由加拿大諾瓦泰公司研制的多路經誤差消除技術MET可使多路徑誤差減少60%；而隨后開發的消除多路徑延遲的鎖相環路MEDLL技術則可使接收機減少90%的多路徑誤差，雖然這兩項技術的應用在國內還未見詳細報道，但是它卻說明了GPS可以廣泛用于水利工程的可能性。

3.2垂直位移精度較低

目前GPS監測水平位移的精度較高，而監測垂直位移的精度較低（約比水平位移的監測精度低2倍），這種狀況使得在水利工程勘測階段、高精度變形監測中還難以利用GPS同時精確測定水平和垂直位移。因而，目前國內外應用GPS建立各類控制網時，高程控制仍用常規的幾何水準測量方法來測定。

GPS高程測定的精度較低的主要原因是高程異常的不確定性影響了GPS測高的精度。目前可以采用GPS水準、曲面擬合的方法（如修正的BP網絡擬合）來提高GPS高程測量的精度，如果對于變形監測不考慮高程系統的差別而只考慮相鄰兩次的高差變化，則直接使用大地高差精度會有進一步改善。

3.3精度受距離影響

單基準站（DGPS）和差分GPS網所提供的差分改正信號不區分各種誤差源及其影響的大小。在一定的范圍內基準站和流動站的偽距觀測值存在相關性。隨距離的增加，定位精度有逐漸下降的趨勢。廣域差分（WADGPS）對定位誤差源加以分析，并將各種誤差源模型化。計算衛星星歷修正、衛星鐘差修正和區域大氣延遲（電離層和對流層模型參數取代參考站偽距修正信號發送給用戶，從而使動態用戶定位精度在更大范圍內不受基準站與流動站距離的影響。

4 GPS 技術在水利工程測量中的應用

GPS 技術目前已經被廣泛應用于世界中的各行各業，而水利工程測量也不例外，GPS 技術在水利工程測量中也得到了廣泛的應用。國內的眾多大型水利工程都應用到了 GPS 測量技術。以下著重分析 GPS 技術在水利工程測量中的眾多應用。GPS 技術在水利測量中的應用主要包括： ①GPS 測量技術中的外業測量； ②GPS 中的布網工作；③實時動態測量技術的應用。

4. 1 GPS 的外業測量

在 GPS 的外業測量中，最重要的是選點。所選的點位對于保證正確的測量結果有著十分重大的影響，因此當 GPS 外業測量工作進行選點時，一定要做好充足的準備工作。GPS 的觀測工作，其中最主要的兩個方面是無線安置方面與開機觀測方面，這兩個方面的 GPS 觀測工作與普通的觀測工作流程有著很大的不同。在無線安置工作中，首先要做到的就是設置一個安置正常點，與其相應的天線應當被穩定地固定在三腳架平臺上，且應當將安置在標志中心的上方與標志中心相對應，并在天線基座上的圓水準氣泡也必須整平。如若遇到有風的天氣，則應當將無線進行三面方向的固定。

4. 2 GPS 布網工作

GPS 的布網工作主要包括： 對線路以及相屬的帶狀工程測量，例如引水工程等，大多所采取的布網方式是由點連式或者邊連式而結構組成的聯系發展三角鎖同步圖形，相對于工程樞紐地區對施工控制網以及變形監測網所采取的邊連式或網連式的布網方式來說，采用點連式或邊連式的布網方式能夠大大加強網形的幾何強度，如此一來才能夠提高 GPS 控制網中所得到的數據的穩定性與精確性。

5結束語

總之，隨著我國當前經濟的不斷發展，以及西部大開發進程的不斷加快，使得我國的水利工程的建設迎來了前所未有的發展機會，這也對勘測的技術提出了更高的要求。當然，隨著水利工程相關技術的發展，其相應的軟件和硬件技術也在不斷的提高，產生了一批適合水利工程勘測的優秀軟件。因此，當前的勘測技術應當致力于設備的改進和技術的升級，使得當前條件下的技術能夠引進 GPS技術。

參考文獻：

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