GPS高程測量及在水利測繪工程中的應(yīng)用

【摘 要】本文主要介紹了在現(xiàn)代高科技快速發(fā)展的情況下，GPS被廣泛的運用于各行各業(yè)，其中的一個運用領(lǐng)域即高程測量，它的測量原理及測量方法，包括它在水利工程方面的應(yīng)用情況，以及為GPS高程測量在水利測繪工程中的應(yīng)用的提高提出的建議，希望GPS將更廣泛的被人類運用，為人們更好的服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】GPS；高程測量；水利測繪工程

隨著科技的迅速發(fā)展，我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，使得國家對水利工程的投入越來越大，加之水利工程測量設(shè)施及相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展與更新，水利工程測量的科技投入必將會越來越大、越來越多的領(lǐng)域運用著高科技的產(chǎn)品，我國科技水平的提高也使得我國各大領(lǐng)域都在向信息化發(fā)展，然而目前的水利水電工程都建立在高山峻嶺之中，對于其親自測量數(shù)據(jù)變得困難重重，然而GPS卻因其高科技而可以幫人們很好的完成這個項目的精確測量，于是人們開始運用GPS進行高程測量并運用于水利測繪工程。

1.GPS高程測量的介紹

1.1 GPS高程測量原理

高程測量技術(shù)就是利用GPS技術(shù)對地面進行三位定位，接收地球上人造衛(wèi)星發(fā)射出的電波，經(jīng)過對電波的分析解讀之后，測量出目標地點的大地高、正常高以及三維坐標值。GPS 高程測量技術(shù)指的是將全球定位系統(tǒng)應(yīng)用到測定地面點的大地高當中， 直接或間接將地面點的大地高進行確定。有高程系統(tǒng)包括大地高程系統(tǒng)、正高系統(tǒng)、正常高系統(tǒng)、確定高程異常等。

1.2 GPS高程測量方法

測算方法及步驟：首先是大地高指的是地面點沿著橢球法線到橢球面的距離，而正常高指的是地面點到似大地水準面的距離，大地水準面基本上與似大地水準面是相近的，地面點的正常高也是確定的，大地高與正常高之差即為高程異常。其次在進行 GPS 高程測量技術(shù)應(yīng)用時，需要先進行高程轉(zhuǎn)換，而高程轉(zhuǎn)換需要首先將大地高與正常高之間的差值求出來，進而進行兩個高值之間的轉(zhuǎn)換。然后在使用 GPS 高程測量技術(shù)進行水利工程測量的過程中，為了達到較好的效果，則需要用恰當?shù)姆椒ㄊ估速M掉的高程信息達到需求。最后GPS 高程測量較容易受到外界因素的影響，因此，需要不斷的加以完善，來保障其準確性及實用性。GPS高程測量的方法及精度分析：等值線圖法、地球模型法、高程擬合法、大地水準面模型法。GPS觀測數(shù)據(jù)處理采用GPS數(shù)據(jù)處理軟件進行GPS數(shù)據(jù)處理。為了提高精度，基線數(shù)據(jù)的解算采用GPS精密星歷代替廣播星歷進行解算的。GPS高程測量的精度主要取決于大地高和高程異常的精度，GPS測定的大地高的精度是很高的，可以達到2～3ppm。

2.GPS高程測量在水利測繪工程中的應(yīng)用

近年來，國內(nèi)外有些測繪科研生產(chǎn)部門，在GPS/水準的布測和擬合方面，做了大量的研究工作，其主要目的就是精化大地水準面，提高GPS高程測量精度，這些科研成果已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實際中。GPS 的出現(xiàn)被應(yīng)用于水利工程當中，比如三峽水利樞紐、小浪底水利樞紐、萬家寨水利樞紐都不同程度地應(yīng)用了GPS測量技術(shù)，快速準確地獲得測量數(shù)據(jù)，極大地提高了測量精度和工作效益，減輕了測量勞動強度。應(yīng)用GPS其具有全天候、 速度快及精度高等諸多優(yōu)點，GPS 高程測量技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用也凸顯了其優(yōu)越性，大大提高了水利工程測量的效率。即使是高山峽谷區(qū)的河流規(guī)劃和庫區(qū)控制網(wǎng)，只要合理的布設(shè)GPS點位與觀測措施，并采用一定的高程聯(lián)測和恰當?shù)臄?shù)據(jù)處理模型，能夠使GPS測量的擬合高程達到地形測量的精度，能滿足常規(guī)生產(chǎn)的需要。在水利工程測量中，GPS 主要在相對測量定位中應(yīng)用，用 L1 及 L2 載波相位來實現(xiàn)高精度測量。這種測量方式主要是利用載波相位測量局域差分，通過差分法將接收機之間的一次差求出，再在衛(wèi)星觀測歷元及接收機之間進行二次差的計算，進而用兩次求得的差，進行待定基線長度的計算。水利工程應(yīng)用實踐，庫區(qū)GPS控制網(wǎng)可以了解工程概況，高程聯(lián)測及精度。帶狀地形GPS控制網(wǎng)可以了解工程概況，高程聯(lián)測及精度。GPS高程測量的工程應(yīng)用實踐包括貴州大田河落生、大地水電站為珠江流域北盤江水系上的兩座跨河引水發(fā)電站。兩電站位于貴州省西南部冊亨縣和貞豐縣境內(nèi)，引水河流為北盤江右岸的一級支流大田河，受水河為大田河左岸相鄰小流域魯貢河，它也是北盤江的一級支流。落生電站主要建筑物為大壩、溢洪道、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、廠房等：大地電站主要建筑物為引水隧洞、前池壓力管道、廠房等。

3.GPS高程測量在水利測繪工程中的應(yīng)用的提高建議

這一技術(shù)的應(yīng)用同樣需要不斷地完善，以規(guī)避在應(yīng)用過程中可能會出現(xiàn)的問題。首先如果測區(qū)的范圍不大，并且測區(qū)內(nèi)地形的變化較小，則可以先用幾何水準在一些基本的高程控制點進行均勻的補測，而后用在用 GPS高程測量對測站點水準進行測量；GPS高程測量誤差由GPS測量誤差、水準測量誤差和擬合誤差三部分組成，關(guān)鍵是擬合誤差，它與公共點的分布、密度有關(guān)。其次在利用 GPS 進行測量時，儀器要選擇精度高于基線精度5mm+1ppm且高程精度高于10mm+2ppm，性能要較穩(wěn)定，以保障儀器受外環(huán)境的影響較小；最后在應(yīng)用 GPS 高程測量時，要充分考慮 GPS 圖形結(jié)構(gòu)、電離層等影響其測量精度的影響因素，以降低在測量過程當中產(chǎn)生誤差的可能性。另外，要對已知水準點進行經(jīng)常性的測量，并隨時對高程進行比較，從而避免不確定的因素對觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致測量誤差的出現(xiàn)；最后在使用 GPS 高程測量技術(shù)時，要選擇性地進行應(yīng)用，因為這一技術(shù)在應(yīng)用中涉及到的相關(guān)資料及模型的獲取比較復(fù)雜，且其所獲取的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過處理后。業(yè)實施過程中，要經(jīng)常性地連測一些已知水準點，隨時進行高程比較，以避免氣候等不確定因素引起的觀測數(shù)據(jù)粗差。GPS高程測量雖然經(jīng)過科學(xué)的數(shù)據(jù)處理可以保證精度滿足需要，但由于搜集或建立測區(qū)重力成果，數(shù)字高程模型，重力場模型等資料不是一件輕而易舉的事情，隨著GPS定位技術(shù)的發(fā)展和普及，結(jié)合水準測量、重力測量、地形測繪資料精密確定大地水準面的高程，逐步代替常規(guī)水準測量，真正實現(xiàn)GPS三維測量，可更好地為水利工程服務(wù)。

4.結(jié)語

GPS轉(zhuǎn)為民用后，GPS技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，尤其在水利工程測量中的應(yīng)用前景非常廣闊。在水利水電工程中采用GPS高程測量，具有許多優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在觀測操作簡單、減輕外業(yè)作業(yè)人員的勞動強度、提高工作效率，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 [科]

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