浅析水利工程测量中的GPS技术的运用

浅析水利工程测量中的GPS技术的运用

王文政

六盘水市水利水电勘测设计研究院（贵州省六盘水市）

王文政

摘要：水利工程是国家的经济命脉，提高水利工程的工作效率和保障安全运营是水利工程人员关键工作。全球定位系统在水利工程中得到广泛的应用。它精度高、速度快且不会受气候条件或是通视条件限制等。本文主要通过分析了GPS在水里工程测量中的应用，并随其进行的综合评述。

关键词：全球定位系统；水利工程；安全营运

引言：

GPS技术的优点有精度高、速度快且不会受气候条件或是通视条件的限制，因此被广泛应用我们的水利工程当中。在整个工程测量中，GPS技术的地位越来越重要，它的应用也为传统测量技术带来了全新的面貌。通过对GPS技术在工程测量过程中的应用分析来看，我们发现GPS是非常有效一种方法，使工程的三维坐标测定变得没那么复杂，GPS高程测量不但能够节省经费，还可以提高高效率、增强其实时性，当前使用GPS测定大地高以研究工程测量与变形监测的沉降变化是大地测量研究的一个方向。科技在不断进步，GPS技术应用也会随之而变得更深入。

1GPS技术的基本概念

1.1、GPS组成部分

GPS是由空间卫星群、用户信号接收设备、地面监控系统这三部分组成。

1.2、基本定位原理

GPS由24颗卫星组成空间卫星群，所有卫星都均匀的分布在6个轨道平面内，每个轨道平面夹角都为60°，其轨道运行周期是11h58min，这能够使地表以上所有时间或者地点均能够接收到4到11颗GPS卫星所发出的信号。用户通过GPS信号接收机在接收到信号以后，能够利用数据处理软件信号处理来达到导航定位和其他功能。地面GPS控制系统采用对卫星工作状态的监控的手段，对卫星的参数进行改变，向卫星发出指令，使卫星的正常运行得到保证。

1.3、GPS系统的特点

(1)可以丈量不规则区域

GPS技术可以用航迹测量面积的方式丈量不规则的待测区域或是大区域的面积，沿着运行线路做出一条轨迹，来计算该轨迹所围区域的面积。

(2)降低劳动强度

第一，保持良好的通视条件，保证测量控制网的优良结构，这是常规测量在实践中的难题之一。GPS测量不要通视，则省去了常规测量的造价费用。第二，GPS的观测不需对边角进行观测，只量取天线高并简单的记录和开机关机就可以。水准测量同样也不需要一个站到另一个站的观测，只要在测站做简单的操作就可以。

(3)测站间不需通视

测站间不需通视是GPS技术相较于常规测量的最大优点，特别是布设隧道施工的控制网时，选点布网因此而变得灵活，同时省去大量对过渡点和传算点的测量，减少测量作业成本以及时间。

(4)测量精度高且为全天候作业

GPS技术能为用户提供连续的实时的三维位置、三维速度以及精密的时间，它的运作不受天气的影响，进行的是全天候工作。其采用差分定位，测量精度能够达到mm级。GPSRTK(即RealTimeKinematic)技术能够在动态的情况下所解算的点位精度达cm级，这就满足了水下地形点的平面位置对精度的要求。

2GPS测量在水利测量中的运用

GPS技术在不断成熟，其主导地位也得到巩固，测绘定位技术有了革命性变革，为工程测量提供了新技术手段，工程测量中包含了施工控制网、施工放样以及竣工测量等项目。

2.1、GPS技术在施工控制网建设中的运用

科学技术的不断发展，以往三角网建立施工控制网手段的弊端日渐增多，用GPS技术建立施工控制网的运用越来越广泛。在工程的开工阶段，选点和埋石需要通过GPS技术才掌握点位周围的环境状况，并明确附近地质情况。为了能够使工程施工顺利进行，需要选用一致的坐标系统，就需用到GPS技术的定位功能，不但满足施测与设计的实际情况，还能满足局部高精度的特殊要求。

2.2、GPS技术在竣工测量上的应用

竣工测量一般会在布设控制网点后进行，常规的一些测量方法不能满足测量的要求，所以就需要用到GPS技术。比如在丘陵地区，在有效的作用距离内，能够保证更高的观测精度，在丘陵高程方面，采用最好的观测条件下能够对相对较近的控制点做投影解算，而实现测量目的。因为GPS技术的高精度和快速测定的优势，所以能够满足在工程建设项目竣工中的每项验收测量工作的要求。

3GPS在水利测量中所存在的问题

虽然GPS在水利测量方面具有巨大的优势，并已得到广泛应用，但依然存在一些不可户数的问题。

3.1、GPS在测量中的存在误差

社会经济的不断发展，工程质量的要求也不断提高，水利测量对精度的要求也不断提高。虽然一般情况下GPS技术可以提供较高的精度，但一些特殊情况出现时，比如遇到障碍物而影响卫星信号，会导致一些误差。尤其是在水利测量的实际运用中，很多原因会致使实际误差比理论分析误差要大。

3.2、GPS在水利测量过程中的应用力度相对较小

在水利测量的过程中，因为电子全站仪与水准仪等测量设备的不断发展，能满足一般的水利测量要求。与此同时因为GPS测量设备价格的昂贵，对测量人员的技术要求也比较高，从而影响了GPS在水利测量的广泛应用。

3.3、与之相关的测量人员技术不足

和传统测量技术比较，GPS技术在测量的运用时间相对较短，但是很多测量技术人员并没有完全掌握其操作技能。所以致使GPS所拥有的各种优点都发挥不出来，导致测量效率低下，甚至造成失误，对工程建设的顺利进行产生极坏的影响。

4GPS应用的前景

4.1、提高灾害预警的能力

建立GPS变形监控在线实时分析系统而对大坝实施一个变形的监测，研究建立技术先进且实用的GPS变形监控在线的实时分析系统是未来发展的趋势，这种系统是一般由数据采集、传输、处理和分析等几个部分组成。能够使数据得到有效地监测并予以及时的分析和处理，实时地评价变形的状况并预测其未来的发展趋势，减少灾害发生的几率分析并为预报提供依据，这对处于活跃阶段的滑坡体或者是大坝变形监测具有重要的意义。

4.2、组建GPS和其它变形监测技术集成组合的综合变形监测系统

为了突破GPS技术的变形监测的不足，根据变形监测的对象以及目的，把GPS和其它变形监测技术组合变成综合变形监测系统，能够实现不同监测技术的优势互补。

4.3、建立误差修正的模型

误差改正模型是对误差的特性、机制以及产生的原因的研究分析以及推导而建立起来的理论公式。通过对大量观测数据的分析以及拟合建立而来的经验公式，经过误差修正模型的处理能够增强GPS定位的精度。

4.4、加强对测量技术人员的培训，提高其测量的技能

掌握了GPS测量的操作技能，才能够更好的利用GPS技术而顺利展开水利测量工作。这也就要求与之相关的技术人员要具备下面几个素质:其一是操作速度要快，只有在上岗之前的多加练习，直到达到上岗要求才能上岗；第二，对技术的操作要准确无误，在保证操作速度的基础上，操作员要注重技术操作的质量，不能因为个人原因出现测量错误，而导致工程有大失误的出现；第三，技术人员的知识面要广，所以面对临时出现一些小问题时，要懂得自行解决，才能不降低测量速度。

5结语

通过实践可知，GPS技术不管是在控制测量亦或是在施工放样中，其测量的可靠性以及作业效率都能得到极大的提高，并降低了作业强度，非常适合现今“快节奏”的发展要求，让技术人员从繁重的测量放样工作得到解放。但GPS测量技术非同常规测量，一些错误或粗差不易被发现，因此还需广大技术人员在工程实践中不断去摸索并总结。

参考文献

[1]魏路锋,徐世宾,冯亚耐.GPS在南水北调中线工程征迁工作中的应用[J].南水北调与水利科技.2008(S2)

[2]邹献华,周兴华,严新生,黄长军.GPS在水利工程施工控制网中的应用[J].水利科技与经济.2006(05)