GPS技术在水利工程测量中的应用分析

姚俊

摘 要：中国国民经济的快速发展，对基础设施建设给予了高度重视。水利工程作为重要的基础工程项目，随着项目数量的增多，工程质量成为需要重点把握的问题，做好前期测量工作是关键环节。GPS技术被广泛地应用于水利工程测量中，以较高的自动化程度实现了全天候工作，且实现了高精度测量，不仅降低了测量成本，而且还对传统的三角高程测量中所存在的不足予以了补充。本论文着重于探究GPS技术在水利工程测量中的应用。

关键词：水利工程；GPS技术；测量；应用

水利工程建设关乎到国计民生，要确保工程建设项目安全而顺利地展开，就要重视工程测量。GPS技术是全球卫星定位系统，应用于水利工程测量中，根据工程测量需要对软件测量技术和硬件测量技术不断地研发，由此而降低了工程成本，提高了测量工作效率。

一、GPS技术在水利工程测量中的应用现状

现代水利工程对测量技术的要求很高，特别是在特殊地区测量，采用传统的测量仪器难以获得高精度数据。应用GPS技术，对传统测量方式以改变，使得测量工作从控制、碎部、施工放样到监测，都构建了系统化模式。从目前的水利工程监测情况来看，采用GPS技术对于水坝的坝体进行变形监测，这是水利工程建设中重要的监测环节。采用GPS技术对水下的地形进行监测，由于GPS可以做到实时监测，针对河床平面的变化、高程变化等等都可以准确监测，以为制定防洪资料提供基础资料[1]。

二、运用GPS技术进行水利工程测量中需要注意的问题

（一）运用GPS技术进行水利工程测量的程序

水利工程测量中，运用GPS技术需要经过4个步骤，即GPS测量仪器的选择、静态测量方法、快速静态测量方法和动态测量方法。

GPS技术应用中，需要选择合适的接收机，虽然接收机分为单频和双频两种，而且测量的准确性差异不大，但是单频接收机的信息接受效果会更好些。同时，还要根据检测要求选择高质量的检测机，以确保数据信息能够得到有效处理，获得正确的结果。

静态测量法是通过布网将所有的测量点都建立连接，形成环状，同时还要对基准点和流动点之间的距离把握好度，最好是能够控制在20公里以内，以能够获得准确的检测数据。

与静态测量法有所不同，快速静态测量法要在实现设置的基准站上确定放置接收机的位置，以使其能够有效地实施卫星跟踪工作。所有通过卫星跟踪所获得的信息，都要传送到移动站，以对所获得的信息进行整合、分析，得出所需要的结果[3]。

（二）影响GPS技术准确测量的因素

在水利工程测量中，虽然GPS技术具有一定的优势，但是，由于通过卫星运行和信号传送进行定位观测，就会受到一些不可抗拒因素的干扰。这些因素包括天空的能见度、气压、电离层、对流层等等。

GPS 接收机通过接受卫星信号传输导航信息，信息传输的速度会受到天空能见度的影响。如果天空的能见度低，导航信号在传输的过程中，就需要延时判断，由此而影响传输效率。当导航信号在传输的过程中遇到障碍物，比如高山、森林以及高层建筑物等等，信号接受效率就会相应地有所下降。

气压水平对GPS 接收机的信号接受具有一定的影响。虽然GPS气压测高的精度相对较高，但是会由于测高水平不够而影响测量数据的精确性。（下图1为水利工程测量中GPS 接收机的信号传输图）

由于GPS信号是在空间传播，大气中的电离层和对流层会影响到信号的传输质量，特别会对信号传输的路径以改变，以至改变信号传输速度。

三、水利水电工程测量中对GPS技术的应用

（一）水利水电工程建设中不规则区域的测量

水利水电工程建设区域以不规则区域居多，为了获得精准的测量结果，可以应用GPS 技术，而不需要多级布网就可以完成。GPS 技术是以跟踪的方式进行动态测量，可以将信号接收机放置在待测量不规则区域的一个基准点上，通过传输GPS信号以不间断跟踪，达到跟踪时间段之后，将运动载体所在位置确定下来[4]。各个时间段都会有不同的位置确定下来。将所有的点连接，就可以绘制出运动载体的运动轨迹。轨迹范围即为需要测量的区域范围，由此而计算出所在区域的面积。

（二）水利水电工程建设中灌区地形图的测绘

水利水电工程建设中，对灌区地形图的测绘，可以采用布网的方式，即将测量控制网建立起来，对所测量位置的平面坐标确定下来，获得测量结果。对测绘水利水电工程的灌区地形图，应用这种测量方式，测量精度跟高，且避免数据转换的问题存在。由于测量过程中不会缺乏中立数据，运用GPS高程拟合法就能够获得测量结果。GPS高程拟合法用于灌区地形图的测绘，是采用灌区布网的方式将高程点确定确定下来，一般会采用量WGS84坐标系，运用GPS技术进行大地高程测量[5]。应用数学拟合法计算测量点的正常高度，将平面坐标建立起来，并计算出高程异常值，即可构造出大地布网。将待求点插入到高程异常值，就可以获得待求点的坐标，由此而实现正常高数据转换。

（三）水利水电工程建设中动态与静态的测量

RTK技术是实时动态技术，作为GPS测量技术发展中的新阶段，已经得到了广泛的应用。在水利水电工程建设中采用RTK技术，可以提高GPS测量的工作效率。从RTK系统的构成上来看，包括三个部分，即基准站、流动站、数据链，可以实现实时测量。水利水电工程所在施工场地如果为一般地形，采用RTK系统就可以一次性将5公里半径内测量完毕。操作也非常快捷，只需要1秒钟至2秒钟的时间就可以完成测量人物。对地形的测量，每个测量小组每天就可以完成1.0-1.5平方公里的地形测绘，而且精度高、效率高。RTK系统具有极高的自动化程度，而且集成化程度较高，特别是RTK系统可以胜任测绘外业，且能够保证作业精度。通常情况下，RTK系统的精度可以达到厘米级，而且不会存在误差积累的问题，只要流动站配备有高效的手持操作手簿，配置相应的软件，就能够对水利工程实现多种测绘而不会出现误差。

结论：

综上所述，水利工程测量中，应用GPS技术实现了新的技术突破。GPS技术不仅弥补了传统测量技术中所存在的缺陷，而且还提高了测量精度和测量效率。由于GPS技术为动态测量技术，可以全天候不间断地跟踪测量，并对观测点动态定位，因此會提高水利工程测量工作质量，对水利工程建设的不断完善起到不可替代的作用。

参考文献：

[1]任建江，李冬梅，严新军.GPS测量技术在水利工程高精度变形监测网中的应用[J].水利水电技术，2011（02）：79-83.

[2]王俊艳.GPS 技术在水利工程测量中的应用研究[J].科技与生活，2011（91）：179-179.

[3]余学祥，徐绍锉，吕伟才.GPS 变形监测信息的单历元解方法研究[J].测绘学报，2012，31（02）：123-127.

[4]吴斌.GPS技术在水利工程测量中的应用体现[J].低碳世界，2015（03）：79-80.

[5]张华海，金继读. GPS 定位技术在地面形变测量中的应用[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010：124-131.