关于GPS在水利水电工程测量工作中的应用研究

刘景杰

【摘要】 GPS技术不仅可以实现高精度测量，而且还能够全天候工作，且具有较高的流程自动化程度，特别是在测量高程测量上，不仅弥补了三角高程测量所存在的不足，而且还降低了测量工作的成本。本论文针对GPS技术在水利水电工程测量工作中的应用进行探究。

【关键词】水利水电工程；GPS；工程测量

GPS（Global Positioning System）是全球卫星定位系统，是目前测量领域中所应用的最为先进的定位系统。近些年来，GPS 定位技术根据工程测量需求在软件技术和硬件技术方面不断开发，使得该技术在水利水电工程领域得以广泛应用，由此而加快了工程进度。

一 GPS定位技术

1 GPS系统运行原理

GPS系統由三个部分组成，即GPS地面监控系统承担地面控制工作，GPS卫星星座承担空间控制工作，GPS信号接收机承担用户服务工作。关于GPS系统的运行原理，主要研究的部分是定位原理的运用。当卫星处于高速运动状态的时候，GPS定位系统开始计算数据，当处于某一个瞬间点的时候，GPS系统就可以将该点所在空间位置确定下来。对于测点的计算，则采用后方交会的方法，通过计算获得[1]。

2 GPS定位技术的优点

GPS定位中，无需对GPS 网的几何图形有所要求，主要根据需要灵活布设即可。GPS技术在测量工作中，不仅观测速度快，而且精确度高。不同的观测精度，应用静态定位方法3个小时之内就可以精确定位，采用快速静态相对定位方法，则几分钟就可以定位，精度可以达到1ppm。GPS定位技术可采用实时动态测量方法进行测点的平面位置测量，多用于高程测量。其较高的自动化程度，不仅操作渐变，而且所有的观测、跟踪、测量和计算等一系列工作，都是通过仪器的自动化系统自动完成[2]。此外，GPS定位技术还可以不受气候影响全天作业，不分时间和地点都可以实现连续性的同步观测。

3 GPS定位技术的影响因素

GPS定位技术在应用领域中也会存在误差，主要是受到天空可视情况、气压测高功能、电离层和对流层等因素的影响。

GPS 接收机所提供的导航信息是通过卫星信号的接收来实现的。导航信号的传输速度和传输效果与天空可视情况存在必然关系。如果在导航信号在传输的过程中遇到高山、建筑、密集的人群以及森林等等，都会影响到信号的接收。

一些GPS 接收机在使用功能上兼具GPS 测高和气压测高两种，经过校验的高度计，气压测高可以达到一定的精度，但是会在一定程度上影响GPS 测高水平。

在大气中存在对流层和电离层，对GPS 信号会产生一定的影响。当GPS 信号传输的过程中通过电离层的时候，信号就会改变传播路径，传播的速度也会相应地有所改变，导致GPS 信号传输迟缓[3]。

二 GPS技术在水利水电工程测量中的应用

1 应用GPS技术测量不规则区域

水利水电工程现场地势复杂，多为不规则区域。如果采用传统的测量设备，不仅需要多级布网，而且测量精度难以符合要求，且测量过程中所耗费的人力和物力较大。GPS 技术具有动态测定功能，对不规则区域测量可以获得精确的结果，并将不规则区域的面积计算出来。具体操作中，首先是在测量区域范围内设定一个基准点，将信号接收机安置在这里对GPS信号进行持续跟踪，达到指定的时间段，就将运动载体所在位置确定下来，精确度可以界定在2厘米以内，具有较高精度的运行轨迹就被绘制出来，将轨迹所围的区域范围内的面积计算出来即可。

2 将GPS技术应用于截流施工中

水利水电工程中，截流工程是重要的施工环节。截流的难度与工程所在地理环境、选用的施工方法以及河道的流量等等因素有关。水下的地形复杂，且实施水下测绘的专业技术难度较高，如果采用传统的测绘以其，通常所使用的是交会法定位，测量结果缺乏精确度，且只能够在有限的范围内测量。如果对较远的区域进行远程测量，应用无线电定位所获得的测量结果误差更大[4]。在截流施工中采用GPS定位技术与水声仪器结合运用进行测量，GPS定位技术对测点以定位之后，水声仪器可以对水深以准确测量，然后将测量的信息传输到计算机中绘制成为水下地形图。所有的数据都是经过自动化处理，包括水深图、水下地形模型等等都能够绘制出来，提高了水下测绘的工作效率，且降低了测绘劳动强度，由此而加快了截流施工进度。

3 将GPS技术用于灌区地形图的测绘

与传统的三角测量技术相比，GPS技术可以通过测量控制网对平面坐标进行测量，得出高精度的结果。将GPS技术应用与工程测量中，为了避免中立数据缺乏，需要经过转换数据的程序，采用GPS高程拟合方法就可以实现。高程拟合方法在国外的工程建设中已经得到了广泛的应用，虽然在中国的实际应用领域中对技术的可靠性没有得到证实，但是在灌区布网上对高程点的确定，则会采用GPS技术。具体操作中，运用GPS技术测量WGS84坐标系下的大地高程，就可以将精确的正常高确定下来。采用数学拟合方法将待定点的正常高计算出来，建立平面坐标和高程异常值，就可以将大地水平面的布网构造出来，运用GPS技术计算高程异常值，插入待定点插入其中，就可以对正常高进行数据转换了[5]。

结论：

综上所述，电子信息技术的快速发展，各种电子测绘技术被运用于水利水电工程测量工作中，GPS定位技术就是其中之一。其是运用卫星导航系统开展测量工作，具有全球性的特点，可以全天候工作，且测量结果具有很高的精密度。在水利水电工程领域中应用该技术，不仅可以提高工程测量效率，而且还能够降低测量成本。

参考文献：

[1]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.

[2]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.

[3]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.

[4]何新权.经验谈GPS测量在水利水电工程测量中的应用[J].世界家苑，2013（01）：234.

[5]杨玉平，杨玉华.浅谈GPS在水利工程测量中的应用[J].江西测绘，2014（03）：47-48、64.