GPS技術在水利工程測量中的應用要點探析

張金超

（黃山市水電勘測設計院 安徽黃山 245000）

GPS技術在水利工程測量中的應用要點探析

張金超

（黃山市水電勘測設計院 安徽黃山 245000）

隨著我國測量技術的不斷發展，GPS技術在水利工程測量中得到廣泛的應用。因此，對GPS測量技術的應用要點進行研究具有非常重要的意義。本文首先對GPS測量技術的優勢進行簡單的介紹，重點對GPS技術在水利工程中的應用要點進行分析，最后分析了GPS測量技術的應用前景，希望為今后水利工程的發展做出貢獻。

GPS技術；水利工程；測量技術；應用要點

引言

水利工程是社會發展的基礎設施之一，在防洪、發電、灌溉等方面發揮著非常重要的作用。工程的項目建議、可研、設計、施工方案的制定等都必須建立在精確的勘察測量基礎上。因此，工程測量對后續工作的開展有著直接的影響，必須確保工程測量的精確性，時效性。否則會大大影響水利工程的進度及質量。以往水利工程建設大多采用的是傳統的測量方法，傳統的測量方法工作量大、效率慢，而且精確度相對較低，難以滿足當前社會對水利工程的要求。隨著我國測量技術的不斷進步，CPS技術已經普及并在水利工程中得到廣泛的應用。

1 關于GPS技術

GPS技術又叫全球定位系統，最早出現于20世紀60年代，最初是美國軍方用其進行情報搜集的一種方法，后來其應用范圍不斷擴大。GPS技術由地面控制系統、空間部分和用戶設備三大部分組成。地面控制系統負責對衛星傳回的信息進行處理，又可將其分為主控制站、監測站和天線等；空間部分是由24顆衛星組成，可以對地球進行全方位的觀測；用戶設備是利用GPS信號接收機對衛星進行跟蹤，并對數據進行分析處理，即可獲取準確的三維坐標。

2 GPS技術在水利工程測量中的應用優勢

GPS系統的三大功能有：導航、測量和授時。具有非常多的優勢，如加快測量速度，較高的定位精準度，操作簡便，適應范圍廣，能夠提供三維坐標，全天候作業，無地域限制。具體來說，GPS系統除了進行高程、平面測量外，還能進行測時測速，自動化程度高，隨著我國GPS技術的不斷改進，智能化操作將會迎來新的曙光，本文對以下幾點優勢進行詳細闡述：

2.1 數據可靠、無誤差累計

在作業半徑和作業范圍一定的條件下，綜合考慮測量的精度要求及地形特點，進行合理的控制布網及操作，GPS測量技術在水利工程中的應用，除了能夠快速的完成一般控制測量外，還能夠對碎部點的三維坐標進行精確的測量，而且，在控制網合理的情況下，GPS測量技術的高程測量精度能夠達到厘米，因此就有精度高，數據可靠的優點，甚至不存在誤差積累問題，極大的提高了水利工程測量的質量。

2.2 測量速度快

GPS測量技術在水利工程中的應用，在測區高等級控制網已完成的情況下，通常利用當地已經成熟的CORS站或利用基準站配合流動站的方法，使流動站附于測量人員身上，進而實現快速測量，通常只需幾秒的時間就能對測點進行準確定位，提高了水利工程測量的效率。

2.3 降低工作強度

在GPS技術普及以前，進行水利工程測量時，特別是在山區，由于受到地形、地物等環境因素的影響，要獲得準確的測量數據，必須進行嚴格的控制測量，既費時又費力。GPS測量技術的應用，受地形條件、氣候條件、空氣能見度的限制較小，可以實現對水利工程復雜區域和大面積的測量，使用于不同類型的水利工程測量，因此，GPS技術在數量工程中的應用加大的降低了測量人員的工作強度。

2.4 節約測量成本

由于GPS技術具有精度高、速度快的特點，在野外即可實現將測量成果進行可視化、數字化處理，并將其顯示在GIS電子地圖上，進行現場編輯。同時，進行一次測量就能夠獲得多方面的資料信息，為水利工程的工程規劃、建設、防洪和管理等工作的開展提供重要的資料信息，大大的降低了水利工程的測量成本。

3 GPS新技術在水利工程測量中應用要點

水利工程一般都建設在山區峽谷中，傳統的測量技術很難滿足要求。為了能夠精確的掌握壩址和工程的總體布局，需要利用更先進的測量技術獲得很好的測量資料，GPS新技術在水利工程測量中的應用很好的解決了這一問題。GPSRTK的測量精度能夠達到1×10-6，具有很高的精確。本文對GPSRTK新技術在水利工程中的應用要點進行詳細的分析。

3.1 加密控制點

水利工程測量，不但施工條件復雜，而且精度要求非常高，因此需要耗費大量的人力、物力和財力。然而將GPSRTK技術應用在水利工程中，輔助加密控制點測量，配合使用全站儀，在15km2范圍內布置3～5個測量控制點就能夠實現基礎控制點的布置。利用控制點進行GPSRTK的校準，然后采用1+2的模式進行水利工程測量，2個走點人員每天可以完成不少于40個加密控制點的測量。而且可以實現厘米級別的測量精度。采用GPSRTK技術對水利工程加密控制點進行測量的過程中，不需要對之前的控制點進行對望就能夠實現初期的校準。

3.2 水下地形測量

水下地形測量是水利工程中最難的一個工序。精準的水下地形測量在水利工程建設中起著至關重要的作用。傳統水下地形測量通過利用全站儀、六分儀和三桿分度儀，但由于水下地形非常復雜，測量條件比較惡劣，測量范圍有限，因而測量精度較低。GPSRTK技術在水利工程中水下地下測量中的廣泛應用，能夠達到理想的測量效果。GPSRTK水下地形測量技術主要是通過GPS、測深儀和筆記本電腦連接在一起，利用導航軟件進行精準的定位，并引導測量船在指定的水面上航行，GPS和測深儀將數據實時傳輸給電腦，利用專業軟件對收集到的數據進行處理，并將相應水下地形圖繪制出來。通過大量工程實踐表現，GPSRTK水下地形測量技術大大的提高了測量工作的效率，提高了水利工程測量精度，并且數字水下地形圖的繪制為地理信息系統的建立創造了有利的條件。

3.3 施工放樣

施工放樣測量是GPSRTK水利工程測量技術的最大優勢。GPS穩站建立后，可以快速的對于整個水利工程范圍內進行高密度的放樣測量，這是因為RTK每2s就能夠精確定位一個點的三維坐標，因此，水利工程施工放樣測量速度不取決于儀器而是取決于走點人員的走動速度。然而走點人員可以利用沙灘車或山地自行車等輔助工具，提高對整個測量區域的走點放樣速度，進而實現水利工程高速放樣測量。甚至在采用1+2測量模式使可以同時配置4個人員，可以大大縮短測量時間，進而對整個水利工程完成放樣測量工作，對水利工程的建設和管理具有非常現實的意義。

3.4 數字化地形圖測量

在水利工程開始前，需要對周邊一定范圍內的地形進行控制，這種控制對于水利工程的蓄水面積和村莊及其他設施的搬遷規劃具有非常重要的意義。水庫蓄水位置一般設置在山區，其地形比較復雜，則地形控制點比較密。用全站儀進行測量時，由于視野的局限性需要頻繁移站，有時對一個水庫的地形控制點測量需要幾個月的時間，消耗大量的人力、物力和財力。當GPS加密控制點測量技術用于水利工程后，只需要在測量區域內設置幾個控制點，然后采用GPSRTK，在短短幾周內就可完成對整個測量區域進行數字化地形圖測量。

3.5 地物GIS數據采集

在水利施工過程中，需要對一些地物進行GIS數據采集，比如文物的保護，新建或改建的信號塔及其他公共基礎設施。在進行這些地物數據采集時，由于測量點數少，如果單獨使用全站儀利用附近的控制點進行測量，達不到理想的控制效率。而當采用GPS進行穩站測量時，可以很容易的對這些地物點進行精確控制。

4 GPSRTK在水利工程中應用中應注意的事項

GPSRTK測量數據的質量和諸多因素相關，提高GPSRTK在水利工程測量數據的質量是關鍵。因此，為了避免GPSRTK在水利工程測量中出現錯誤，進而提高測量精度，必須進行GPSRTK進行測量質量控制。

4.1 進行點校正

利用已知點對所測區域點的正確性進行校核，利用實測已知點對GPSRTK測量結果進行校核。每次初始化結束后，先對附近測過1～2個RTK點或對高精度控制點進行重測，對比兩次測量的數據，確認誤差在允許范圍內，才可以重新進行GPSRTK測量。

4.2 電臺頻率控制

電臺是GPSRTK水利工程測量過程中關鍵設備，電臺的頻率在保證水利工程測量精度上起著關鍵性的作用。電臺頻率應根據地形的不同或不同干擾源的條件下合理采用，保證測量數據傳輸過程中的質量。

GPS測量技術在水利工程中廣泛應用，GPSRTK是在GPS基礎上進行的技術改進，擁有更加先進的測量模式。GPSRTK測量技術應用在水利工程時完全不會受外界客觀因素的影響，比如：天氣、交通、自然災害等，利用GPSRTK測量技術在提高測量精度的同時大大的降低了測量成本。

GPSRTK在水利工程中的應用具有一定的優勢，但是，必須注意儀器的選擇，選擇帶有抑徑板天線的接收機，測站點的選擇應該滿足GPS測量規范要求，充分發揮其長處，做好水利工程的測量工作。

5 結語

綜上所述，GPSRTK測量技術能夠有效提高水利工程測量的精度和效率。但在進行相關水利工程測量時，要注意GPSRTK技術應用的規范性。通過規范GPSRTK操作程序，降低因素對GPSRTK測量的干擾，最大程度的提高GPSRTK在水利工程測量的精準度，保證水利工程測量工作順利完成。

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TV221

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1004-7344（2016）03-0090-02

2016-1-12

張金超（1974-），男，工程師，大學本科，從事工程測量工作。