淺談水利工程測(cè)量中的GPS系統(tǒng)應(yīng)用

劉峰

（榆樹(shù)市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)處，吉林 榆樹(shù) 130400）

1 GPS工作原理及其特點(diǎn)

1.1 GPS的工作原理

GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是通過(guò)三顆或者以上衛(wèi)星，按照接收機(jī)設(shè)置的要求，對(duì)于給定的位置坐標(biāo)將通過(guò)衛(wèi)星在該時(shí)刻該位置發(fā)出導(dǎo)航電文，利用軟件建立數(shù)學(xué)模型后，進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)接收機(jī)和衛(wèi)星的信息交換，進(jìn)而得到這一時(shí)刻的空間位置坐標(biāo)。

1.2 GPS的特點(diǎn)

1.2.1 測(cè)站之間無(wú)需通視

以往測(cè)站點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)相互通視是難以實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，但是GPSRTK的特點(diǎn)正好彌補(bǔ)了這個(gè)問(wèn)題，只要保證測(cè)站點(diǎn)位置的上空相對(duì)很開(kāi)闊，無(wú)障礙和干擾源，那么特就可以靈活的實(shí)現(xiàn)選點(diǎn)，避免了相互通視的問(wèn)題。

1.2.2 高精度的定位系統(tǒng)

雙頻GPS接收機(jī)的基線解精度與紅外儀差不多，但是我們都知道紅外儀在距離較遠(yuǎn)時(shí)性能就降低了不少，但是雙頻GPS測(cè)量卻不會(huì)受到距離增大的影響，一般在小于50Km的基線上，其定位精度可以達(dá)到12×10-6，當(dāng)超過(guò)這一距離一后，其測(cè)量精度會(huì)有略微的降低。

1.2.3 觀測(cè)時(shí)間短

利用GPS布設(shè)控制網(wǎng)，一般在30～40min就可以實(shí)現(xiàn)觀測(cè)，時(shí)間很短；如果我們采用快速靜態(tài)定位法時(shí)，所需要的觀測(cè)時(shí)間就更少了。當(dāng)然為了縮短觀測(cè)時(shí)間，我們還可以借助使用Topcon GPS的快速靜態(tài)法，這種方法可在5min內(nèi)觀測(cè)完畢，得到三維坐標(biāo)。

1.2.4 提供三維坐標(biāo)

在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的時(shí)候，GPS測(cè)量可以精確地測(cè)定二維平面坐標(biāo)位置，同時(shí)還可以精確獲得大地高程，準(zhǔn)確獲得觀測(cè)點(diǎn)(a，b，h)。

1.2.5 操作簡(jiǎn)便

作為現(xiàn)代測(cè)量工具GPS具有很高的自動(dòng)化程度，操作簡(jiǎn)便，設(shè)備不繁雜。目前GPS接收機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是微型化和智能化，最終是讓觀測(cè)人員只需打開(kāi)電源，個(gè)別位置調(diào)平后即可自動(dòng)觀測(cè)獲得數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)的應(yīng)用軟件可以及時(shí)實(shí)現(xiàn)位置定位、跟蹤定位觀測(cè)等功能，大大降低了技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1.2.6 全天候作業(yè)

GPS觀測(cè)可在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣變化的影響。

由此可見(jiàn)，GPS測(cè)量技術(shù)技術(shù)先進(jìn)，優(yōu)點(diǎn)明顯，將在以后的應(yīng)用中不斷的體現(xiàn)出來(lái)，我們也將更加不斷的開(kāi)發(fā)GPS技術(shù)的更多特點(diǎn)，為水利工程測(cè)量水平的提高不斷努力。

2 GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中應(yīng)用發(fā)展

隨著全球氣候變化和可持續(xù)發(fā)展的理念深入人心，人們?cè)絹?lái)越重視水利工程建設(shè)，水利工程建設(shè)中的測(cè)量技術(shù)和方法的不斷改進(jìn)，促進(jìn)了GPS被更廣泛的應(yīng)用于水利工程建設(shè)當(dāng)中?，F(xiàn)如今，它正以其高精度、高效率的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，低成本、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)被人們?cè)絹?lái)越認(rèn)可，當(dāng)然GPS里不靠地球衛(wèi)星，也就是說(shuō)隨著我們的航天技術(shù)不斷的發(fā)展，在不久將來(lái)我國(guó)的GPS也必將迎來(lái)一個(gè)技術(shù)的革新階段。

許靈均自幼父親去了美國(guó)，母親早亡，成了孤兒。好不容易大學(xué)畢業(yè)，又被打成“右派”，流放到大西北敕勒川勞動(dòng)改造，成了牧馬人?！拔母铩敝?，老鄉(xiāng)們因?yàn)樵S靈均的勤勞、善良而加意保護(hù)他，使他躲過(guò)了更加殘酷的迫害。四川是重災(zāi)區(qū)，很多人吃不上飯。少女秀芝為了尋一條活路，逃到了敕勒川。她聲言：“只要誰(shuí)肯收留我，給我一口飯吃，我就嫁給誰(shuí)?！崩夏撩窆渥?，覺(jué)得秀芝人品、長(zhǎng)相都不錯(cuò)，許靈均也老大不小了還沒(méi)成親，他想不如就讓秀芝跟了許靈均吧。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)水利工程測(cè)量面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，而GPS測(cè)量技術(shù)又具有很多優(yōu)點(diǎn)，所以，GPS測(cè)量技術(shù)在水利工程測(cè)量中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。GPS技術(shù)在水利工程中的初級(jí)應(yīng)用是：用GPS靜態(tài)或者快速靜態(tài)方法建立沿線總體控制測(cè)量；同時(shí)，在水利工程施工階段為閘門、渠道、堤壩建立施工控制。而更高一級(jí)的應(yīng)用是在水利工程測(cè)量中采用RTK技術(shù)，即所謂的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。它將在水利工程測(cè)量中具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

3 GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用

GPS技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，水利工程測(cè)量中，GPS技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。比如世紀(jì)工程三峽水利樞紐的建設(shè)，小浪底工程等水利工程測(cè)量中都用到了GPS技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用都為工程的順利完成奠定了基礎(chǔ)。下面著重講解GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用。GPS技術(shù)在水利測(cè)量中的應(yīng)用主要包括以下部分：GPS的外業(yè)測(cè)量、GPS的布網(wǎng)以及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用等等。

3.1 GPS外業(yè)測(cè)量

GPS外業(yè)測(cè)量的關(guān)鍵是選擇合適的點(diǎn)?？梢哉f(shuō)有了位置合適的點(diǎn)，我們才可以得到正確的測(cè)量結(jié)果，所以在測(cè)量前要做好玄殿的準(zhǔn)備工作，了解待測(cè)區(qū)域的相關(guān)信息，當(dāng)我們了解了待測(cè)地區(qū)的地理信息后我們就可以選定最恰當(dāng)?shù)命c(diǎn) 進(jìn)行外業(yè)測(cè)量。

GPS的觀測(cè)工作主要體現(xiàn)在無(wú)線安置和開(kāi)機(jī)觀測(cè)，這與常規(guī)測(cè)量有很大的不同。無(wú)線安置工作中，要做到在正常點(diǎn)位，天線應(yīng)架設(shè)在三腳架上，并安置在標(biāo)忐中心的上方直接對(duì)中，天線基座上的圓水準(zhǔn)氣泡必須整平；在有風(fēng)天氣中，應(yīng)將無(wú)線進(jìn)行三方向固定。

3.2 GPS布網(wǎng)工作

3.3 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量方法

RTK工作基本方式可以表述為：在某一已知點(diǎn)上設(shè)立基準(zhǔn)站并安置一臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)所有的可見(jiàn)衛(wèi)星進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)，采用無(wú)線電傳送設(shè)備，將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)和測(cè)站信息通過(guò)數(shù)據(jù)鏈傳送到流動(dòng)站。依據(jù)相對(duì)定位的基本原理，流動(dòng)站在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線電接收設(shè)備接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，基準(zhǔn)站及流動(dòng)站將該數(shù)據(jù)與本身觀測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行差分解算，從而得到兩觀測(cè)站之間的相對(duì)位置，解算出流動(dòng)站所在位置的三維坐標(biāo)并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和輸出。

3.4 在地形測(cè)圖中的應(yīng)用

在系統(tǒng)設(shè)置及初始化完成進(jìn)行測(cè)量之前，要進(jìn)行必要的測(cè)量檢核，以便確?；驹O(shè)置正確，測(cè)量數(shù)據(jù)可靠。常用的檢核方法有幾個(gè)方面：1用已知點(diǎn)檢核比較，即用RTK測(cè)量一些控制點(diǎn)的坐標(biāo)，把它與已知坐標(biāo)進(jìn)行比較檢核，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采取措施改正。經(jīng)過(guò)實(shí)踐表明，這種方法比較可靠。2重測(cè)比較，設(shè)置完成后先測(cè)幾個(gè)固定點(diǎn)坐標(biāo)，如果測(cè)區(qū)已有RTK點(diǎn)，即重測(cè)已有RTK點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行比較；如果沒(méi)有，可重新設(shè)置儀器，重測(cè)剛才測(cè)過(guò)的RTK點(diǎn)進(jìn)行比較，同時(shí)可用全站儀測(cè)量各測(cè)點(diǎn)間的距離和高差，用距離反算和高差較差來(lái)檢核成果的精度。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，GPS測(cè)量技術(shù)優(yōu)點(diǎn)明顯，在水利工程建設(shè)中已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，效果顯著。通過(guò)GPS測(cè)量技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用，充分掌握了GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程和方法，為以后GPS的更廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。在利用GPS技術(shù)進(jìn)行水利工程測(cè)量的時(shí)候，要特別注意測(cè)量結(jié)果的精確度和實(shí)用性，這是采用GPS技術(shù)測(cè)量的關(guān)鍵所在。GPS作業(yè)有著極高的精度，它的作業(yè)不受環(huán)境和距離及通視條件限制，而且適合于地形條件較差的地區(qū)，GPS測(cè)量可極大地降低勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率，因此，GPS在水利工程測(cè)量上具有很大的發(fā)展前景。

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