GPS技术在水利工程勘察中的应用研究

李朋朋 赵建通 陈尚瑞

摘要：在GPS 技术发展应用中，将向着功能更加完善，性能更加先进发展，针对不同的水利测量实例，因地制宜，合理利用，GPS 技术将为水利工程测量带来更加显著的发展。

关键词：GPS技术 水利工程测量 经济高效

1、水利工程测量的要求

工程建设，勘测是基础，设计是灵魂。优质工程和精品工程离不开高质量的勘测设计。水利工程测量是为水利工程建设服务的专门测量，属于工程测量学的范畴，它的主要任务如下：

1.1为水利工程规划设计提供所需的地形资料。规划时需提供中、小比例尺地形图及有关信息，建筑物设计时要测绘大比例尺地形图。

1.2施工阶段要将图上设计好的建筑物按其位置、大小测设于地面，以便据此施工，称为施工放样。

1.3在施工过程中及工程建成后运行管理中，需要对建筑物的稳定性及变化情况进行监测）变形观测，确保工程安全。

测量技术的一个重要分支――全球定位系统（Global positioning system）卫星定位技术正日益广泛地应用于测绘、导航、天文、通讯和其他许多领域。从其发展趋势看，GPS卫星定位技术还将更加深入和普及到我国的经济和国防建设乃至人们的日常生活中。作为当代一项非常重要的科技成就，GPS技术己经应用于水利工程建设的各个方面，而且必将更加深入的影响水利工程建设。

2、GPS 技术的特点

GPS 测量技术主要包括以下几点： 定位的精度准确，观测耗时较短，且测站之间不需要进行通视，能够为用户提供三维坐标，在操作方面也十分简便，而且它的续航能力十分出众，能够进行全天候的作业，同时还具备多种方便使用的功能等。也正是这些优点让 GPS 测量技术不断保持测量行业的领先地位。GPS 之所以能够长久地保持在测量行业的领先地位也正是因为其定位精度十分高，它在 300 -1 500 m这个阶段中的工程精度定位中，在持续工作长达1 h以上之后，其工作所得出的平面位置误差仍然小于1 mm。由于测站的产生，也将观测站与观测站之间的联系变得更加紧密，这也相对地解决了测量学中的一大难题，它的存在使得在接收信号时能够不受到任何外界的干扰。而 GPS 测量技术其广泛性不仅仅是体现在以上的这些方面，它还能够应用在测速与测时这两个方面上。与此同时，GPS 测量系统还有着一个其他测量技术无法比拟的优势，即自动化程度非常高。由于自动化程度变高，使得在使用 GPS 进行测量时，其操作变得十分简便。

通过对以上 GPS 众多优点的简述，可以得出 GPS 测量技术十分先进，有着众多优良的特点，这也会在今后的众多应用中体现出来。同时，我国也会在今后的发展中不断地研究开发更多 GPS 测量技术的特点，并不断地提高水利工程的测量质量。

3、 GPS 技术在水利工程测量中的应用

GPS 技术目前已经被广泛应用于世界中的各行各业，而水利工程测量也不例外，GPS 技术在水利工程测量中也得到了广泛的应用。国内的众多大型水利工程都应用到了 GPS 测量技术。以下着重分析 GPS 技术在水利工程测量中的众多应用。GPS 技术在水利测量中的应用主要包括： ①GPS 测量技术中的外业测量； ②GPS 中的布网工作；③实时动态测量技术的应用。

3.1 GPS 的外业测量

在 GPS 的外业测量中，最重要的是选点。所选的点位对于保证正确的测量结果有着十分重大的影响，因此当 GPS 外业测量工作进行选点时，一定要做好充足的准备工作。GPS 的观测工作，其中最主要的两个方面是无线安置方面与开机观测方面，这两个方面的 GPS 观测工作与普通的观测工作流程有着很大的不同。在无线安置工作中，首先要做到的就是设置一个安置正常点，与其相应的天线应当被稳定地固定在三脚架平台上，且应当将安置在标志中心的上方与标志中心相对应，并在天线基座上的圆水准气泡也必须整平。如若遇到有风的天气，则应当将无线进行三面方向的固定。

3.2 GPS 布网工作

GPS 的布网工作主要包括： 对线路以及相属的带状工程测量，例如引水工程等，大多所采取的布网方式是由点连式或者边连式而结构组成的联系发展三角锁同步图形，相对于工程枢纽地区对施工控制网以及变形监测网所采取的边连式或网连式的布网方式来说，采用点连式或边连式的布网方式能够大大加强网形的几何强度，如此一来才能够提高 GPS 控制网中所得到的数据的稳定性与精确性。

4、GPS在水利工程工程测量中存在问题

4.1多路径效应

在水利工程中其绝大部分面积为水域，其对接收卫星信号的多路径效应非常严重，这将是制约GPS在水利工程中广泛应用的一个主要因素。对于多路经效应所带来的误差可以采用在天线下面增加抑径板或抑径圈的方法加以减弱，该方法可减少30%左右的多路经误差；由加拿大诺瓦泰公司研制的多路经误差消除技术MET可使多路径误差减少60%；而随后开发的消除多路径延迟的锁相环路MEDLL技术则可使接收机减少90%的多路径误差，虽然这两项技术的应用在国内还未见详细报道，但是它却说明了GPS可以广泛用于水利工程的可能性。

4.2垂直位移精度较低

目前GPS监测水平位移的精度较高，而监测垂直位移的精度较低（约比水平位移的监测精度低2倍），这种状况使得在水利工程勘测阶段、高精度变形监测中还难以利用GPS同时精确测定水平和垂直位移。因而，目前国内外应用GPS建立各类控制网时，高程控制仍用常规的几何水准测量方法来测定。

GPS高程测定的精度较低的主要原因是高程异常的不确定性影响了GPS测高的精度。目前可以采用GPS水准、曲面拟合的方法（如修正的BP网络拟合）来提高GPS高程测量的精度，如果对于变形监测不考虑高程系统的差别而只考虑相邻两次的高差变化，则直接使用大地高差精度会有进一步改善。

4.3精度受距離影响

单基准站（DGPS）和差分GPS网所提供的差分改正信号不区分各种误差源及其影响的大小。在一定的范围内基准站和流动站的伪距观测值存在相关性。随距离的增加，定位精度有逐渐下降的趋势。广域差分（WADGPS）对定位误差源加以分析，并将各种误差源模型化。计算卫星星历修正、卫星钟差修正和区域大气延迟（电离层和对流层模型参数取代参考站伪距修正信号发送给用户，从而使动态用户定位精度在更大范围内不受基准站与流动站距离的影响。

5、结束语

随着我国当前经济的不断发展，以及西部大开发进程的不断加快，使得我国的水利工程的建设迎来了前所未有的发展机会，这也对GPS 勘测的技术提出了更高的要求。当然，随着水利工程相关技术的发展，其相应的GPS 勘测软件和硬件技术也在不断的提高，产生了一批适合水利工程勘测的优秀软件。因此，当前的GPS勘测技术应当致力于设备的改进和技术的升级，使得当前条件下 GPS技术得到广泛应用。

参考文献：

[1]赵菲.GPS在水利工程测量中的应用特点[J].科技传播.2014（08）

[2]姚博.GPS测量技术在永定新河治理一期工程中的应用研究[J].价值工程. 2013（34）

[3]高亚军.浅谈山区测量中RTK技术的应用[J]. 中华民居（下旬刊）. 2013（04）