利用现代空间技术测绘水利工程

于立光

随着现代空间技术、信息技术特别是计算机技术的飞速发展，测绘科技发生了革命性的变化。现代测绘科技的特征就是似“3s”技术集成为代表的数字化测绘技术和数据通讯网络技术。所谓“3s”技术就是C玛（地理信息系统）、Gm（全球定位系统）、RS（遥感）。

一、何谓GPS

GPS是由美国国防部开发的星基无线电导航系统。 GPS每天24小时为全球陆、海、空用户全天侯提供三维位置、速度和时间信息。它比其他无线电导航系统精度更高。GPS作为一种定位手段，可应用它的静态和动态定位方法，直接获取各类大地模型信息，解决传感器位置和姿态的快速定位问题，这样也就解决了遥感信息的定位问题。GPS由3部分组成：空间段、控制段和用户段。

1.空间段

空间段由分布在6个轨道面上的24颗卫星组成。卫星轨道高度2.02万公里，倾角55。周期12小时。卫星的轨道分布保证在世界各地任何时间可见到至少6颗卫星。卫星连续向用户提供位置和时间信息。

2.控制段

控制段由1个主控站、5个监测站、3个注入站组成。监测站跟踪视野内所有GPS卫星，收集卫星测距信息，并把收集的信息送到主站。主站计算卫星精密轨道，并产生每颗卫星的导航信息，通过注入站传送到卫星。

3.用户段

用户段由接收机、处理器和天线组成。通过接收卫星广播信息计算出用户的位置速度和时间。一般用户购买使用的只是用户段。

GPS的概念是基于卫星测距。用户通过测量他们到卫星的距离来计算自己的位置。卫星的位置当已知值。每个GPS卫星发送位置和时间信号。用户接收机测量信号到达接，收机的时间延迟，相当于测量用户到卫星的距离。同时测量4颗卫星可以解出位置、速度和时间。

GPS通常用于陆海空导航、测绘、地质勘探、车辆定位系统等。

二、GPS技术的特点

以往各种传统的控制测量方法，如大地测量、工程控制测量等采用三角网、导线网方法来施测，不仅费工费时，而且要求点间通视。GPS测量具有无需通视、全天候、高精度、自动化程度高的特点，近10余年来，得到了广泛应用。

三、应用GPS技术进行水利工程测量

20世纪70-80年代，测绘行业引进了不少模拟式航测仪器和一部分解析测图仪，以及数量较多的光电测距仪、电子经纬仪和全站仪。90年代以来逐步引进了GPS接收机。训练有素的测绘队伍，精良先进的仪器装备，为水利水电规划、设计、施工、运行、科研提供了可靠的测绘服务和测绘保障。

利用GPS接收机进行水利工程测量分为以下3个步骤。

1.选择适合的仪器

测量型GPS接收机分为单、双频，基于水利工程测量应用于一般基线长度在20km以内即可满足大多数需求，在此长度之内。单、双频机的测量精度基本相同，单频机应是性能价格比较高的选择。选择安全、可靠、高效率的 GPS的数据处理软件也同样重要。接收机在购买和使用过程中必须委托权威部门检测。

2.静态测量

静态测量的一般观测时间为30-60rain，精度为± 5rrca+1ppm，用于三角点、导线等级控制网测量：控制网布设时要有部分GPS点互相通视，便于低等级的控制测量以常规方法完成。控制网应一布置成环形，这样可以保证GPS控制网的可靠性，计算—闭合环精度，进行粗差探测等。对于渠道、堤防等线路工程导线测量，边长一般为 0.5-2km。在外业观测时应避免强烈的阳光直射，以保护 GPS接收机。

3.动态测量

动态测量各点观测三维坐标精度±10cm，流动站与基准站之间距离一般<10kin。但不能形成闭合图形，可靠性较差。动态测量主要用于断面基点平面坐标、地质钻孔三维坐标及细部三角点坐标等的测量。首先采用静态测量得到两个较近己知点的坐标和大地高，一台GPS机架设一个已知点（基准点），另一台设于另一个已知点，同时作为流动点第一点，流动点GPS机移动过程中要求不关机，卫星蜘5颗。

动态测量优点是工作效率较高。其缺点是对卫星信号要求较高，测量精度底，观测中不能<5颗卫星，PDOP值不能>4。

GPS技术作为现代工程测量中最先进的技术之一，以它的高效率、高精度、全天侯、无需通视、自动化程度高等特点，已经在工程实践中得到了广泛的应用。和其他领域的工程建设一样，水利工程建设也需要测绘先行，把先进的GPS技术应用于水利工程测量中，已经成为一个测绘单位所应具备的实力，也是使单位在市场竞争中立于不败之地的法宝。

（作者单位：163818 黑龙江省大庆市大同区太阳升镇政府）