GPS技术在水利水电工程测绘中的应用薛经国

GPS技术在水利水电工程测绘中的应用薛经国

薛经国

河北省水利水电勘测设计研究院河北石家庄050051

摘要：GPS技术目前已经成为水利水电工程的重要测量方式，其彻底改变了测量的传统手段。在GPS实际应用的过程中，其能够高效率高速度地进行定位，并且准确地将数据和信息传送到终端系统。GPS技术所能够传送的距离非常广，测量的范围也非常大，所以GPS技术已经从航空领域进入到了土地测量以及水利水电工程测量中。

关键词：GPS技术；水利水电工程测绘；应用

引言

水利水电工程是利国利民的大工程，水利水电工程前期测绘工作对于工程建设的质量具有十分重要的意义，传统的测绘方法测量精度低、效率低已经为成为阻碍我国水利水电工程建设的主要因素，文章对GPS技术在水利水电工程中的应用进行了介绍，为GPS技术在我国的推广应用提供必要的技术支持。

1GPS技术概念

GPS是全球定位系统的英文简称，是一种能够实现空间交汇定位的导航系统。利用该系统，可以为用户提供实时、高精度和连续的三维位置、速度和时间信息等。而所谓的GPS测绘技术，则是通过在固定位置安装GPS接收机进行某一时刻GPS距离测量的技术。使用该技术，具有以下优点：1）定位精度高。在进行GPS测量技术的时候可以知道，其具有很高的精度，主要是体现在：首先，通过相关的试验中可以知道，GPS测量技术的定位精度，其精确度已经达到了一个标准控制的范围内，即如果是50km，精度标准达到10-6。如果是100km-500km，那么精度标准达到10-7。对于高精度特点也能够很好的适应大型工程测量工作，不会影响到施工的工期。其次，在进行工程测绘的时候使用GPS测量技术如果是控制的范围是在300m-1500m，是确定在1个小时的观测工作中就能够将误差控在1mm范围内，对于工程的建设不会产生影响，因此也得到了广泛的应用。2）观测时间短。在水利水电工程建设中应用GPS测量技术具有很多优点，包括：首先，在应用GPS测量技术的时候会不断的进行系统的完善，对于存在的问题能够提前进行优化，从而确保工程测绘工作的顺利进行。其次，该项技术操作方法简单，如果是控制在20km以内的相对静态定位工作，一般情况下只需要十五分钟至二十分钟就能够完成工作。因此，进行工程测绘的时候GPS测量技术适应性广泛，且具有很多优势，因此进一步加强对其的研究非常有必要。

2GPS技术系统的工作原理

水利水电工程的GPS技术系统一般采用的是载波相位实时差分原理，这种原理也被人们称之为RTK。其工作原理主要是将信号数据接收机放在基准站，还需要放置部分的数据接收器在移动站，这样才能够快速地采集到卫星发送的信号。当接收器收集到GPS信号之后，会通过对空间卫星的追踪，定位相应的坐标，并传送到相应的系统。

在GPS技术系统工作中，其移动站与基准站是通过光纤进行数据连接，GPS控制器对软件进行控制，而GPS采集器在控制的范围内。采集器不仅能够对观测到的数据进行收集，还可以通过软件对数据信息实行分析和计算，准确给出目标地点坐标，同时利用三维坐标的记录，让精准度达到最高。GPS技术在水利水电工程测绘作业中，想要进入到动态作业的领域中首先需要对已知点进行初始化，也可以直接进入到动态化并实行开机操作，这样能够直接启动GPS的动态作业形式。在GPS技术实行测绘作业时，移动站可以直接提供测量目标的三维坐标，而且若是使用的GPS系统拥有4颗以上的卫星，就能够给出目标的几何图形。

3GPS技术在水利水电工程测绘中的应用

3.1野外采集GPS数据

在水利水电工程施工之前对于施工位置的地形进行测绘是十分必要的，是水利水电工程施工过程中必不可少的环节之一。水利水电工程测绘的主要目的是获取水利水电施工工程的位置与区域，施工区域的地形。控制测量是测绘过程中首要的环节，首先在进行测量之前可以通过调查或者是咨询的方式来获取施工地区高精度的GPS点数据，一般国土资源部或者是测绘局都会有当地的GPS数据。利用得到的GPS点数据可以得到覆盖整个施工地区点集，然后将该区域作为测绘的目的区域。然后利用GPS来对该地区的点进行运算，需要建设至少两部GPS信号接收机，同时接收至少4颗以上的卫星，然后利用两个接收站点之间的相对的位置来计算二者连线上的各个点的地理坐标。传统的测量的方式需要利用经纬仪测量角度，利用测距仪测边界，需要进行往返多次的测量，工作量十分巨大。并且水利水电工程一般规模浩大，跨度较大，在这种情况下传统的测量方式就很难满足工作的效率以及测量的精度的要求。而利用GPS对地形进行静态的测量就仅仅需要测段的间隔来进行较少次数的移动，因而使得前期的野外GPS数据采集工作的效率与精度大大提高，在这种情况下所积累的数据的精度就会较高切可靠，使得业内的测量精度普遍提高，最终使得测量的结果更加可靠。

3.2地形图绘制

水利水电工程测绘工作人员在利用GPS技术测绘完毕之后，就需要工作人员对该地区地形进行绘制。在这个过程中，GPS技术能够将地形图精准到厘米。在地形图绘制中，工作人员可以利用键盘中的“+”“-”来对地形图进行调节，这样的精准度只有GPS技术能够达到。GPS技术利用接收站完成对测量数据的接收和测图作业。传统的测量中一般测量单位人员运用的都是全站仪或是经纬仪来进行测图，需要花费大量的时间和大量的人员，工作效率比较低。所以传统的地形图绘制效果较差，因此，在地形图绘制中需要更多的技术，而GPS技术能够实现远距离的观测和测绘，可以频繁进行各个站点的信息传输，有效地解决了很多难题。当GPS获得数据之后，就能够对控制点的数据进行矫正，获得更加精准的数据，有效地提高了地形图绘制的效率和质量。

3.3放样

在水利水电工程开始施工之后需要进行放样，才能够确保施工的准确性。在施工放样之前，需要施工人员能够了解地形图，确定施工的轴线，才能够正确地按照地形图准确放样。水利水电工程放样目前采用的都是GPS技术，其精准度高，能够有效地提高整体的工作效率。在GPS放样使用的过程中，会受到不同信号的干扰，所以很多水利水电工程采用的是全站仪方式，但是全站仪放样中需要对不同的站点进行测量，并对前后的放样点进行通视，若是在放样的过程中放样点与已知点的通视不相同，就需要进行交会测量，增加了放样的工作量和工作难度。所以在水利水电工程选择放样的方式中，需要按照施工地点的环境进行选择，若是放样地点的干扰比较大，则选择全站仪测量方式，其他地区则可以选择GPS技术放样。

3.4后期监测

在水利水电工程建设完毕之后，需要工作人员施工地段进行有效的检测和监督。一般施工单位都会在施工地点预留相应的监测点，并且利用GPS技术对该地区进行大范围的监督和检测，这样就能够及时发展地区运行的细节和出现的问题。GPS技术能够实现远程监控，可以减少人力和物力，有效提高监测的效率和质量。

结语

总之，随着水利工程事业的不断发展，国家对水利水电工程的建设技术以及建设人员的要求也在逐步提高，在进行水利建设的过程中，必须要大量引进先进技术，将GPS技术应用于水利水电工程建设中具有非常重要的意义，因此进一步加强对其的研究非常有必要，从而能够更好的促进国家水利水电事业的发展。

参考文献：

[1]唐建军，刘群德.GPS测量技术在桥梁施工控制中的应用[J].交通世界，2017（11）：92-93.

[2]何勇.GPS在水利工程测绘中的应用[J].黑龙江水利科技.2013（10）：281-283.

[3]魏利军.水利水电工程测量中GPS测量的应用解析[J].江西建材，2015，13：121.