GPS定位技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用探討研究

高 峰 戴 夢(mèng)

(1.廣州南方測(cè)繪科技股份有限公司南昌分公司 江西 南昌 330013；2.江西水利職業(yè)學(xué)院 江西 南昌 330013)

GPS定位技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用探討研究

高 峰1戴 夢(mèng)2

(1.廣州南方測(cè)繪科技股份有限公司南昌分公司 江西 南昌 330013；2.江西水利職業(yè)學(xué)院 江西 南昌 330013)

近幾年來(lái)，伴隨科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步，GPS定位技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用變得十分廣泛和普遍，特別是對(duì)于水利工程而言，帶來(lái)了一場(chǎng)更加重大的變革，在此行業(yè)和領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分明朗。本文通過(guò)詳細(xì)介紹GPS技術(shù)的應(yīng)用原理和特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，并簡(jiǎn)明扼要的概括了GPS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹有關(guān)GPS定位技術(shù)應(yīng)用于水利工程測(cè)量工作的應(yīng)用方法，進(jìn)而提高測(cè)量工作的整體效率和質(zhì)量。

GPS定位技術(shù)；水利工程測(cè)量工作；應(yīng)用方法

伴隨科學(xué)技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展越加成熟和完善，先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)、設(shè)備以及生產(chǎn)力不斷融入到人們的實(shí)際生活和工作之中。GPS技術(shù)主要是以衛(wèi)星作為一種基礎(chǔ)無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)的定位技術(shù)，其具有全天候、實(shí)時(shí)性以及連續(xù)性等優(yōu)點(diǎn)，充分實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的定位功能和三維導(dǎo)向功能，同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，還能夠避免受到其他信號(hào)的干擾，達(dá)到十分理想的保密性，在水利工程測(cè)量工作的過(guò)程中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用和推廣。

一、 GPS的應(yīng)用原理和優(yōu)勢(shì)

(一)基本構(gòu)成和應(yīng)用原理。GPS主要指的是利用導(dǎo)航和定位系統(tǒng)達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的，主要是由衛(wèi)星組成、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及GPS接收機(jī)所構(gòu)成。利用GPS定位技術(shù)需要具備上述三個(gè)部分，缺一不可，GPS定位原理是將正在高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星設(shè)備所處位置作為初始數(shù)據(jù)，并利用空間距離交叉的方法得到準(zhǔn)確的測(cè)量位置。

(二) 優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。①首先，在應(yīng)用GPS技術(shù)的過(guò)程中，能夠提供連續(xù)性而又實(shí)時(shí)性的定位信息，得到三維位置、精密定位的數(shù)據(jù)指標(biāo)，并不受天氣條件和氣候環(huán)境的影響。在應(yīng)用GPS時(shí)，只要滿足基本測(cè)量條件，便能夠在10km的半徑范圍內(nèi)，得到十分精準(zhǔn)的測(cè)量坐標(biāo)。而普通的測(cè)量則存在不同程度的誤差，隨著誤差的積累逐漸增加，對(duì)于測(cè)量工作而言容易出現(xiàn)巨大失誤，特別是對(duì)于河道大斷面的測(cè)量工作更為顯著；②其次，降低勞動(dòng)力。GPS技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，要求兩點(diǎn)之間滿足光學(xué)原理，僅僅要求電磁波通視而已，因此，與以往的測(cè)量技術(shù)相比較而言，受到氣候、能見(jiàn)度以及同視條件的影響相對(duì)較小，所以，在應(yīng)用GPS技術(shù)時(shí)只要滿足基本測(cè)量條件，便能夠十分輕松的得到高精度的測(cè)量數(shù)據(jù)，在一定程度上減輕了測(cè)量工作量。全天候的連續(xù)性工作以及衛(wèi)星數(shù)量較多，并平均分布在各個(gè)空間，不僅能夠確保任何時(shí)間和地點(diǎn)的連續(xù)性測(cè)量，同時(shí)，還能夠避免受到環(huán)境和天氣條件的影響程度。而以往傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)，受到地物以及地形的影響程度相對(duì)較大，導(dǎo)致最終的測(cè)量結(jié)果也相對(duì)較大；③測(cè)量迅速。在進(jìn)行GPS測(cè)量的過(guò)程中，首先，將測(cè)量設(shè)備架設(shè)在四等水準(zhǔn)的精度位置上，每一測(cè)點(diǎn)在進(jìn)行定位測(cè)量時(shí)僅需幾秒鐘，當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)并不清楚時(shí)，獲取測(cè)量信息也僅僅需要幾分鐘而言，測(cè)量速度十分迅速，此時(shí)，每天能夠測(cè)量大概1.5個(gè)河道斷面，在一定程度上提高了測(cè)量效率，大約可達(dá)70%左右；③適應(yīng)能力強(qiáng)。GPS技術(shù)對(duì)于測(cè)量不不對(duì)稱、不規(guī)則的地域面積時(shí)，通過(guò)采取航跡測(cè)量的方法進(jìn)行面積測(cè)量，并沿著線畫(huà)出一條明顯的軌跡，進(jìn)而能夠計(jì)算出軌道周?chē)膮^(qū)域面積，在一定程度上滿足了水利工程測(cè)量工作的是實(shí)際需求。

二、 GPS發(fā)展現(xiàn)狀

GPS定位技術(shù)主要是通過(guò)均勻分布的衛(wèi)星得到精確定位的一種方式，并且能夠達(dá)到全天候、連續(xù)性的測(cè)量效果，定位系統(tǒng)的應(yīng)用還具有操作便捷、測(cè)量迅速等優(yōu)勢(shì)。若需要長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量一個(gè)測(cè)量點(diǎn)位置的數(shù)據(jù)信息，可以將所觀測(cè)的信息通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳送到數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。除此之外，為了能夠使得GPS技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域之中，可以將GPS朝向以下方面發(fā)展：①導(dǎo)航系統(tǒng)的多系統(tǒng)共同應(yīng)用，不僅能夠擴(kuò)大應(yīng)用范圍，同時(shí)，還能夠提高實(shí)際可用性；②應(yīng)用多元組合導(dǎo)航系統(tǒng)，利用GPS和移動(dòng)信息平臺(tái)等技術(shù)相互結(jié)合的方式，如：將GPS應(yīng)用到蜂窩電話、PDA、手表以及PC等電子設(shè)備等，進(jìn)而從根本上促進(jìn)了電子信息技術(shù)的未來(lái)發(fā)展。由于GPS技術(shù)朝著自動(dòng)化、智能化的發(fā)展方向，并且，測(cè)量設(shè)備的重量逐漸減輕、利于便捷等優(yōu)勢(shì)，在一定程度上為未來(lái)的測(cè)量工作帶來(lái)極大的便利。

三、 GPS技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

(一) 高程測(cè)量。在高程測(cè)量的過(guò)程中應(yīng)用GPS技術(shù)，主要是通過(guò)對(duì)于測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行三維定位，當(dāng)工作衛(wèi)星發(fā)出電波信號(hào)并進(jìn)行解讀后，將會(huì)直接解析出經(jīng)過(guò)測(cè)量的高程差異以及正常高度，并且能夠達(dá)到一個(gè)準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)值。首先，需要測(cè)量定點(diǎn)地區(qū)內(nèi)的大地高e，隨后利用水準(zhǔn)測(cè)量的方法將正常高d測(cè)量出來(lái)，再利用公式q=e-d計(jì)算出高程差異。這一操作完成后，利用GPS高程測(cè)量方法測(cè)量區(qū)域內(nèi)的正常高，得到公共點(diǎn)的高程差異后，再利用數(shù)據(jù)擬合方法將其他測(cè)量點(diǎn)的正常高求出。

(二) 渠道管線測(cè)量。渠道管線是水利工程測(cè)量工作的另一重要構(gòu)成部分，其具有放射分散的分布特點(diǎn)，渠道管線的測(cè)量工作在實(shí)際操作的過(guò)程中，需要消耗大量的人力、物力和財(cái)力，而以往的測(cè)量方法主要是利用半站儀或者全站儀等設(shè)備，進(jìn)行渠道管線縱斷面的測(cè)量，此時(shí)，測(cè)量區(qū)域的氣候變化以及地形和地貌特點(diǎn)將會(huì)影響測(cè)量數(shù)據(jù)的結(jié)果，同時(shí)，也是以往測(cè)量方法出現(xiàn)測(cè)量失誤以及工作效率低的主要原因。近幾年來(lái)，伴隨GPS技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，GPS定位技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用更加廣泛和全面，在渠道管線的測(cè)量過(guò)程中同樣具有重要的作用。在渠道管線的測(cè)量工作之中利用GPS技術(shù)，能夠充分實(shí)現(xiàn)全天候的測(cè)量需求，并不會(huì)受到測(cè)量區(qū)域的地形地貌和氣候環(huán)境的影響，同時(shí)，還能夠提高測(cè)量工作的整體效率。與此同時(shí)，GPS定位技術(shù)的應(yīng)用，還能夠彌補(bǔ)了以往管線測(cè)量工作中受到的條件限制，使得測(cè)量工作并不受到環(huán)境的束縛。在應(yīng)用GPS技術(shù)的過(guò)程中，只要已知轉(zhuǎn)角以及設(shè)計(jì)高程等相關(guān)數(shù)據(jù)，便能夠直接而又準(zhǔn)確的判斷觀測(cè)點(diǎn)位置。與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比較而言，應(yīng)用GPS定位技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，不僅能夠減少工作量，同時(shí)，還能夠合理分配有效資源，極大程度提高了測(cè)量工作的整體效率和質(zhì)量。

(三) 變形觀測(cè)。在水利工程的測(cè)量過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)于水庫(kù)大壩、地基、堤壩外圍以及傾斜等變形區(qū)域的測(cè)量。由于被測(cè)量建筑外圍相對(duì)較大，環(huán)境和地形地貌條件比較危險(xiǎn)，因此，對(duì)于測(cè)量技術(shù)提出了更高的要求。以往的測(cè)量方法在實(shí)際應(yīng)過(guò)程工程中，主要是依靠水準(zhǔn)的測(cè)量方法進(jìn)行沉降地基的數(shù)據(jù)測(cè)量，對(duì)于傾斜或者水平位移的地形則需要利用三角的測(cè)量方法。利用GPS定位技術(shù)測(cè)量時(shí)，能夠測(cè)量位于遠(yuǎn)距離的大壩位置選擇不同的基準(zhǔn)點(diǎn)，同時(shí)，還可以在已經(jīng)變形的區(qū)域選擇不同的觀測(cè)點(diǎn)，將自動(dòng)而又連續(xù)的測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⑻幚砥脚_(tái)，通過(guò)計(jì)算后得到測(cè)量數(shù)據(jù)的相關(guān)信息。而在水下地形測(cè)量過(guò)程中，以往的測(cè)量方法將會(huì)受到地域的限制導(dǎo)致測(cè)量困難。通過(guò)利用GPS定位技術(shù)的方法，能夠有效解決這一問(wèn)題，在測(cè)量水下地形的過(guò)程中，通過(guò)放置兩個(gè)GPS接收機(jī)，能夠?qū)y(cè)量出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有關(guān)參數(shù)，隨后進(jìn)行水下定位測(cè)量，將收集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為水下深度數(shù)據(jù)，再利用相應(yīng)的電子軟件繪制水下地形圖。

四、結(jié)語(yǔ)：

因此可見(jiàn)，將GPS技術(shù)應(yīng)用到水利工程的測(cè)量工作之中，其全天候、高精度以及連續(xù)性等優(yōu)勢(shì)，能夠在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，提高了工作效率和測(cè)量精確度，同時(shí)，還能夠節(jié)約了測(cè)量工作的人力和物力資源。

[1]黃求源. GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的運(yùn)用研究[J]. 低碳世界, 2015(5).

[2]陳棟, 崔佑龍. GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用研究[J]. 黑龍江科技信息, 2015(20).

[3]陳慧玲, 楊偉林. GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用研究[J]. 裝飾裝修天地, 2016(5).

[4]韓俊義. GPSRTK定位系統(tǒng)在水利工程測(cè)量工作中的應(yīng)用[J]. 科技風(fēng), 2015(2).

[5]李宜冰. 論述GPS高程測(cè)量技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用[J]. 環(huán)球市場(chǎng), 2016(30).

[6]鄧小兵. GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用[J]. 房地產(chǎn)導(dǎo)刊, 2015(34).