GPS在航道測量中的運用探討

董正全

摘 要：GPS被廣泛的應用在現實生活中的各行各業，為人們帶來了絕對的方便快捷，加快了社會前進的腳步。本文介紹了GPS技術及其應用，并應用進入到航道測量中的具體探討，水深、測深等等都可以利用這項技術在計算機得到準確的數據，提高調查的效率。兩者的結合運用，使得我國能在航道測量中進一步的完善，取得科技經濟上高效益。

關鍵詞：GPS技術 航道測量 運用分析

航道測量中會受到自然天氣、人為測量的影響，采用一般原始的方式容易造成測量的數據不完整，數值不符合實際情況。采用GPS技術，可以利用嚴謹的科學技術得到更加精度的數據值，為后續的工程提供有益的準備工作，未來GPS在航道測量中的運用前景將具有很良好發展態勢。

1.GPS在航道測量中的運作基礎

GPS技術由GPS衛星、GPS用戶設備，地面支持系統三個模塊組成，它們個體之間相互作用成一個整體，各個部分相互獨立組成一個可以運作的系統。

GPS衛星一共由24顆構成，任何一個軌道平面上都有4顆，各個運行軌道的平面上與赤道之間會產生一個為60°的夾角，為了滿足作用到整個地球上空，在不同平面上的各個衛星要具備40°的夾角。衛星運行的高度為2.02×1000km，每一次運轉一周的時間為11時58分鐘。為了達到每一時刻的每一個地區能有衛星運行定位，在此地區上空一般會出現4顆多衛星，而這些衛星它們所具備的功能一致。

地面支持是由三大塊組成，監控、主控、注入三大站臺。負責接受衛星的數值，通過一系列的計算后，會輸入到主控臺，經過了運算分析會得出需要的信息，之后這些信息便會注入到衛星內，則衛星會具有這些信息并且存儲起來。用戶設備負責追隨接受衛星信號，會自行進行后期的處理。用戶設備內有天線、有電池、處理器、存儲器、顯示屏等部件可以在接受衛星的信息后進行處理，以具體位置呈現出來，就是設備所在的地點的經緯度、海拔。

2.GPS在航道測量中的原理

GPS是在以實時變化的數據為基礎，能夠隨時取得被觀測點的三維坐標。它在測量航道上的運作原理是：天空中的衛星運作定位時，接受的機器能夠獲取到，在空中特定位置時具有特定的夾角的衛星，可以持續不斷的觀測到衛星的運作；從衛星傳來的信息，地面具有分析處理的性能，通過這些信息可以得到作用接受的時間長度，還可以知曉衛星傳來信息的具體內容，通過以上的信息，通過運算可以得出需要測量的點的具體的坐標，運行的空間距離和運行的時間。

GPS在航道測量中的原理是通過使用測量距離交會的方法找到具體位置。衛星會發出的帶有測量距離和指導航向的信息，其中衛星發出的信息也會包含著衛星本身的具體坐標，使用者通過接收信號的機器，會在同一時間接受到來自衛星發出的信息，一般衛星數量都會大于等于3顆。經過計算分析這些從衛星上發來的信息，包括計算得到的它們的坐標，測得接收信號的機器與各個衛星之間的長度，具備以上數據后，就可以通過使用測量距離交會的方法找到具體位置。依靠測量距離的方法，GPS確定位置的主要方式有三種，在GPS在航道測量中使用衛星定位瞬間確認河道上需要測量的點的經緯度，相應的使用測量深度的儀器測量出測量點的深度，經過這些測量，便可以得到測量的數據經緯度和深度。

3.GPS在航道測量中的應用實例分析

3. 1工程概述

以京杭運河徐揚段大王廟-藺家壩船閘疏浚工程為例，本工程施工設計起點位于劉山船閘下游1.7km，終點位于劉山船閘下游與中運河交匯處，航道等級為二級，護岸結構（含新建駁岸）按3級水工建筑物設計，航道里程為69.836km，實際疏浚長度為65.443km。航道標準：駁岸段航道最小口寬為110m，底寬為60m，航寬為74m，設計水深4.0m，最小彎曲半徑540m。本次航道整治范圍為0K+000～69K+836；主要工程包括水上方93.17萬方、水下方375.13萬方、新建護岸長10294米、修復護岸長82761米。

3.2應用方法分析

3.2.1設施準備

基于航道測量需求，選擇用GPS技術時，所需準備設施主要包括硬、軟件兩個組成部分，如GPS衛星接收器、探測航道的儀器、計算機、探測專用的軟件。另外，若要得知一個航道的深度，還必須要提前準備本航道地圖、固定儀器以及收放儀器的捆綁繩。在測量前需要駕駛員將儀器固定在船的一頭，GPS接受線設置在測量深度儀器桿上方，并將所有儀器與計算機相連接，進行預備測試。

3.2.2測量要求

（1）到需進行測量的任務區域進行實地勘察，選擇適當的GPS點，同時對附近的高等級GPS點進行勘測，以便在測量過程中實現聯測，提升測量精度。對于GPS選點，首先要考慮便于船舶停靠的地方，或者可以避免控制點易遭到破壞的地點。

（2）對于GPS控制網的布置，要充分考慮航道兩岸的地形及物體，同時針對作業時的衛星狀況及測量精度進行設計處理。

（3）對于GPS觀測所得數據應及時傳入到計算機中，可以采用相關的轉換軟件處理數據，同時及時整理數據信息，保證觀測數據搜集的質量。

（4）對GPS點坐標及平差進行計算，并將測量數據傳輸到計算機中，得出最后的角度及距離平差，計算出平面坐標和高程。

結合本航道工程施工特點來看，航道整治里程較長，并且地形差異較大，這樣在應用GPS進行測量時，就需要針對不同路段地形特點來進進行管理。要求駕駛員駕駛船在預設好的航道斷面線前進，保持在小于或等于每時10千米的勻速行駛速度，記錄需要保持在20m或者30m設置一個斷面，每個斷面2m設置一個測點，然后進行計算機錄取數值，包括點的坐標和水的深度數值。利用軟件進行分析，即可得出需要計算的航道寬和深。大大減少了工作的時間，勞動效率得到了提升。

3.2.3應用結果endprint

以碎部測量來說，對全站儀和GPS測量的結果進行比較，這兩樣之間的差值區間基本上在2厘米到3厘米之間，最多不可能多余5厘米。但是GPS測量方法計算分析只需要很少的控制點，一個基準站可以覆蓋二十多里，位置比較固定，實際應用效率更高。并且，GPS參與分析的人員比較少，基本情況下需要1個人或者兩個人，在測量河道深度時，具備的優點非常明顯，相比較全站儀而言，需要的人員要多出2人到4人。在進行測量河道深度和地貌時，選擇GPS，能增大作用效果，控制成本，取得優質的測量數值。

3.2.4GPS在航道測量中的應用優劣分析

GPS在航道測量中的應用，充分表現出了優勢，如觀測站之間不需要通視，對于觀測目標的定位精準度高，觀測所需時間較短，操作簡單，能夠實現全天候作業等，由此大大提升了航道測量的精準度，減少了人力、財力、物力的損耗。從效益上考慮，GPS可以完全的把地球覆蓋起來，使它作用的地理面積就是地球本身的面積，任何一個使用者都可以被覆蓋到，進行彈道或者完全的軌道測；衛星的精確度很高。由于所花費的金錢成本較高，雖然它的效率好，但是由于它的價格昂貴，在價格方面還是值得考慮。在市場上，2臺GPS設備要花費三十萬以上，而全站儀則需要十萬以上即可入手，若長年累月在戶外進行測量，若選擇全站儀，返修率比較低，功能良好；若選擇GPS，經過風吹日曬極其容易損壞，而它的返修價格也很高。綜上，對于航道測量中是否選用GPS，應當充分考慮航道測量工程的應用可行性，如果應用此項技術，應當做好后期的維護工作，避免設備出現損壞，以實現航道測量效率及質量的提升。

4.結語

GPS定位技術在新的世紀發揮著愈來愈重要的作用，提高了測量的速度。在對航道測量智能化的測量完全的取代以往古老的測量方式。使用航道測量時，可以完完整整的反應出航道內的深度和河道內的地貌圖，由于它的功能性良好，符合現代的航道的取值測量。全站的儀器是一項發展良好的器械，會在未來起到主要的作用。在戶外的檢測數據時，綜合利用GPS技術和全站儀，對于現實的情況，得到了貼合實際的結果。

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