浅谈 GPS技术在水利测量工程中的应用

浅谈 GPS技术在水利测量工程中的应用

董水英

山东省济南市长清区文昌街道办事处，山东 济南 250300

摘要：随着我国科学技术的高速发展，GPS技术也变得逐渐成熟，并在水利测量工程中得到了广泛的应用。与传统的测量技术相比，其优势可以体现在效率较高、成本低廉、精度较高、工作无需较大强度等方面。本文将对GPS技术进行研究并分析其在水利测量工程中的应用。

关键词：GPS技术；水利测量工程；应用

引言：工程勘测和设计是水利工程建设的基础，基础测量在水利工程建设的过程中能够提供详细准确的地形资料，在实际的勘测过程中测量的的精度越高越能保障工程的完美施工。其中一项重要的安全保障措施就是能够实时监测建筑物的变化情况。传统的测量方式较为繁琐，而且准确度较低。GPS测量技术在工程中的应用，不仅提高了测量准确度，还大大降低了劳动强度。

1. GPS技术分析

1.1 GPS技术概述

GPS为全球定位系统（GlobalPositioningSystem）。自开始研发以来，已经具备了海、陆、空全方位的定位功能。随着科学技术的日新月异，无论是其精确度还是覆盖面乃至灵活性上，都吸引了大批的用户。将GPS技术应用与测量技术当中，能够准确地定位需要测量的位置，不仅能使测量工作所需要的时间更短，还能够节约人力物力，提升测量效率。进而确保测量工作的顺利进行。

1.2 GPS技术的基本工作原理

GPS在6个轨道内平均分布着由24颗卫星组成的卫星群，每个轨道平面之间有60°的夹角，卫星轨道的运行周期为11小时58分，以确保在任何的时间和地点，地表都能够接受4-11颗的GPS卫星信号。地面GPS控制系统监控卫星工作状态对卫星参数进行改正，并向卫星发射指令，进而确保卫星的稳定运行。GPS信号接收机将信号接收后，用户应用数据处理软件进行处理，以实现导航定位及其它功能。

1.3 GPS测量技术的应用优势

将GPS测量技术应用在水利水电工程测量中首先可以直接提高测量的准确度，最大化的避免干扰。传统的水利水电工程测量工作会受到天气等环境因素的明显干扰，如果遇到恶劣天气时，测量的准确度会受到负面干扰，而GPS测量技术则可以在任何天气下进行数据的准确测量从而避免这一现象的发生。其次，GPS测量技术还可以提高测量的效率，GPS测量技术利用卫星和测量基站进行定位，并且流动基站可以很方便地进行携带，这种多点式测量方法不仅精度高，还可以在短短几秒钟之内得到所需的测量数据。此外，GPS测量技术还可以减少工作成本，在进行大范围测量时，传统的测量工作会受到许多因素的限制，这一点在前文也提到过，工作量的不断提升会导致测量成本的曲线型提升，而应用GPS测量技术之后，GPS测量技术可以最大化忽略地形以及气候等因素的影响，从而提高测量的便利性以此来减少工作成本。

2. GPS技术在水利测量工程中的应用

   1. 水下地形测量

在农业水利工程测量工作中，水下地形测量是较为困难的，这是因为水下的地形情况相对复杂，而且对于测量的精准度难以把控，相关测量人员不能通过目测或者设备来得知水下地形的情况。以前在进行水下地形测量主要是通过六分仪与三杆分度仪等设备来与探深仪配合来进行测量工作，但是这种方式的弊端却很大，不仅测量工作时间长，进准度还低，同时也需要许多工作人员来进行配合。随着GPS-RTK技术的发展，使水下地形测量的难点得到了充分的解决，其能够通过海洋测量软件和测深仪等，利用计算机与探测设备的结合，快速完成测绘并且形成精准的水下地形图，为后续深度数据的获取提供可能。

1. 2. 工程变形监测

在实际的水利水电工程施工中，常常会出现工程变形的情况，发生工程变形与地形、人为因素等都有关系，为了实时掌控水利水电工程的情况，找到工程变形的原因，就要应用GPS测量技术。GPS测量技术在解决这个问题时是非常有利的，它不仅能够实时监测工程的各项数据，促进监测人员了解工程细节，还能避免很多费用的产生，经济高效。旧式的工程变形监测技术只能通过平面进行监测，GPS测量技术却可以通过三维模式进行全方位的监测，既包含了传统的平面位移监测，还大大降低了监测的难度，避免了人工现场监测的情况，在任何恶劣天气下都能够有效测量工程变形的数据信息，促进工作人员的工作效率的提高，GPS测量技术在工程变形中应用的时候常常还会安装防雷装置进行配合监测，有效保证整个监测过程的质量。

1. 3. 外业测量

利用GPS卫星定位技术，对施工地区的数据信息进行精准定位，这是水利工程测量绘图的重要步骤。在传统的人工测量方式中，对于测绘点的选择，都是由施工人员进行的人工测量，很容易收到外界环境影响，具有较大的误差性，很难精准的把握测绘点。然而，利用GPS测量技术，不受外界条件限制，可以精准的确定测绘点，有效的提高外业测绘的准确度，避免因为测绘点的不精确，影响到后期的施工工作。

1. 4. 数据分析

GPS网的评查和基线解算为GPS测量数据处理的主要部分，且只有在数据处理后方可体现整个网的测量精度和数据观测质量。边长的均值选取2km，采用Poweradj4.0软件和GPS随机工具进行基线求解、平差计算。完成GPS观测后立即将相关数据输入程序，运行解算软件进行基线处理。数据处理不仅可以检验基线是否存在粗差，而且用于同步环、异步环闭合差以及重复基线的超限程度的检验计算。闭合差的求解可以反映基线误差的大小，结合规范设计要求基线边应处于不低于1个异步环内。通过计算分析可去除存在粗差的基线，为保证计算结果的准确性应重新对误差较大的基线进行观测。在处理基线时若发现某一时段数据观测质量较差，应对其重新观测。

1. 5. 管道路线设计

在水利水电工程中，管道和水渠的路线安放是一项重要的工作，大部分水利工程的管道布设都是一项较为复杂的工作，不仅整体的管道路线较长，其支路数量也较多，此外在进行管道路线的规划和测量时也会受到地形等因素的影响从而影响精度。而通过GPS技术进行测量可以从空中进行整体观察和路线规划，在对高程和角度进行确定之后就可以对管道的布设情况通过软件的协助进行处理。

1. 6. 农业土地调查

确定农业土地的相关信息就是农业土地调查。要对农业土地的分布特点进行了解，需要利用信息化测绘技术来进行，对于农业土地的地形图进行绘制，使对其规划管理中出现的问题进行显示。在其中运用遥感技术能够有效地规避地面因素带来的影响，同时结合GPS来掌握土地的位置信息，然后通过GIS将信息进行采集与整理，使农业土地的规划和管理工作效率得到进一步提升，并且有效地节省了人力物力。

3. GPS技术在水利测量工程应用中的发展

3.1 减少GPS技术在水利测量工程中的误差

各种测量技术在应用过程中都难免存在一些偶然误差，但可采取一定措施尽可能减小偶然误差。为获得质量较高的测量数据，一定要在工作中采取严谨的态度，使工作责任心不断提高，将偶然误差尽可能减少，从而使测量准确性不断提高。虽然在水利测量工作中GPS具有效率高、精度高、成本低、无需相互视通等明显优势，在水利测量工作中今后应进一步加强对GPS的宣传力度，使GPS在水利测量中不断扩大应用范围。

3.2 加强人员培训

只有将GPS测量的基本操作技能深入掌握，才能开展水利测量工作中充分利用GPS的优势，要求有关技术人员应加强个人在相关专业知识方面的学习，进而提高相关业务素质。要提高操作速度，在上岗前要求操作人员应加强练习，直至符合工作岗位的实际要求方可上岗工作。同时要扩大知识面，在发生一些小问题时，应总结分析积累经验，避免对技术人员的依赖性，从而造成测量速度降低的情况。

结束语：总而言之，GPS技术在生活中被广泛应用，在建筑工程行业也越来越普遍。利用GPS测量技术，有效的减少了测量工作人工成本的浪费，并且不受环境的限制，避免了建筑工程测量工作时间的消耗。提高了测量数据的精准度，提升了建筑工程测量的工作效率。同时，为建筑工程带来了更加快捷、方便而且安全的测量技术，为我国建筑行业的稳定发展奠定了基础。

参考文献：

1. 丁喜华.探讨工程测绘中GPS技术的应用[J].科技创新与应用.2019（05）

2. 陈志洪.GPS技术在水利工程测量中应用[J].内蒙古水利.2018(08)