GPS技术在水利测量工程中的应用及精度分析

于海明

（威海市文登区水利局 264400）

GPS技术在水利测量工程中的应用及精度分析

于海明

（威海市文登区水利局 264400）

GPS具有高精度、全天候、操作简便等特点，能有效提高水利测量工程的精度和效率。本文对GPS在水利测量工程中应用进行分析，分析了GPS用于水利工程外业测量、控制网的建立、高程系统测量、变形监测方面的优势，以及水利工程测量的作业环境影响、作业范围影响对GPS精度的影响，并提出了提高精度的方法。

GPS；水利测量；精度

引言

随着我国水利工程项目的不断建设，对于水利测量工程如何能够在短时间内准确高效的完成测量任务，是工程测量面临的重要问题。其中，GPS技术能够在有效保证工程测量精度，同时又提高工程测量的效率[1]。

1 GPS原理简介

GPS为全球定位系统的简称，由卫星系统、地面控制系统及用户三部分组成，GPS通过卫星系统不断地发送导航定位信号，信号中含有卫星的位置信号；GPS的地面控制系统根据卫星定位信号，计算卫星的参数等；用户设备通过对数据进行采集，根据相应的参数，通过捕获到按一定卫星高度截比角所选择的待测卫星的信号，应用无线电测距交会的原理，再通过计算机和相应软件的计算，得出GPS接收机设备（测站点）的三维坐标[2～3]。

GPS具有高精度、全天候、操作简便等特点，将GPS运用于水利工程测量中拥有明显的优势，具有以下积极作用：①提高工程测量定位精准度。目前，在50km定位当中，GPS定位可以精确到10mm，在100～500km定位当中，GPS定位可精确至100mm，在地形复杂的区域，GPS还可以测量出较为准确的结果；②缩短工程测量操作时间。GPS运用于水利工程测量，测量速度快，每次得出数据的时间仅为几秒钟；③提高测量站点的效率。在传统的测量技术中，往往由于测量站点之间距离较大，测量起来不方便。

2 GPS技术在水利测量工程中的应用

2.1 水利工程外业测量

在水利工程测量当中，水利工程的测量需要将测绘方面的高级控制点和相关的基础资料通过外业大地测量获得，再将数据与GPS技术的测量数据统一起来，因此，外业测量工程中是比较重要的，也是比较困难的。但应用GPS技术后，可首先完成谁确选点工作，确定导航基站的具体位置。选点工作中，最重要的是无线的安置，在无线安置过程中，首先通过应用GPS进行正常点安置，将天线安置于固定平台上，保证天线基座气泡平整。

2.2 控制网的建设

通过GPS建设控制网，可以有效的减少误差，保证测量的图形和施工具有较高的精度。在控制网建设中，基本的图形主要包括边连式布网和点连式布网两种，边连式布网可以进行导航基站设立，将测控点确定在三角形核心位置；点连式布网，可对于河道附近等复杂地形进行基站设立，最终形成测控系统。其中，三角形网的分布比较均匀，有着良好的结构条件，且稳定性较高有很强的自检能力，在遇到很多测量缺陷或者测量错误时能够及时发现并加以改正，从而使控制网具有更高的可靠性和可行性。

2.3 高程系统测量

在水利工程高程测量当中，高程系统测量属于水利测量工程的重点，高程控制对于水利工程水位线的测量拥有决定性作用，同时还对工程量的计算有着控制作用。应用GPS系统可以解决高程数据精确性问题，就算在高山河谷等地形环境恶劣的地区，也可以应用GPS系统也可以及时掌握水准测量信息，通过水准数学模型的有效建立得出高程异常具体差距。

2.4 水利工程的变形监测

变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形形态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。对水利工程建筑物主要观测水平位移、垂直位移、渗透及裂缝观测。一般情况下，对于变形监测的精度有很高的要求，且精度要在毫米以内。在测量方法中比较常用的是水准测量法，用来测量建筑物沉降情况，测量工具是水准仪和测距仪以及全站仪，但这种方法有很好的适应性，但工作量较多，测量时间长，受地形条件影响较大。利用GPS进行变形监测，可将接收机安装到固定点上，然后进行数据采集和处理，然后在进行变形分析自动化，其得出的效果非常好，有很高的精度。

3 影响GPS在水利工程测量精度的分析及对策

3.1 作业环境影响

作业环境的影响。GPS通过接收卫星发射的无线电信号，如果卫星与GPS接收机之间存在障碍物，会影响信号的传输，降低测量精度。例如在室内、隧道内、水下都会因信号的完全屏蔽无法进行GPS测量。而对于林区或者建筑物等障碍物，传输信号虽被减弱，但仍可以进行GPS测量，从实际应用的检测结果得出，在无林区测量10km距离时误差为1cm，在林区（树间距为1m左右）测量时误差可达到5cm。由此可见，作业环境对于GPS的精度影响较大。

为了提高GPS技术的测量准确度，可通过减少信号损失，或提高信号的强度来实现。对此，可以通过以下几种方法来进行：①在条件允许情况下，减少GPS接收机10°截比高度角以上空间的障碍物，这样可以提高接收机的接收范围；②增加GPS接收机的高度，提高有效卫星的个数，如果有效卫星能够达到5颗以上，树间距为lm的林区障碍物将不会对测量结果产生影响；③距离强电磁环境（如雷达、电话等）大于200m，在总辐射功率小于60dbm情况下，GPS系统不会受外界电磁场的干扰，可保证测量精度。

3.2 作业范围的影响

GPS的测量精度与其测量的有效距离关系较为密切。测量有效距离的影响，根据相关数据计算可知，测量精度随着超出测量有效距离的增加而降低。对于在卫星超过5颗、天气晴朗、电磁条件好的条件下，测量距离每增加1km，其精度下降约为5cm。当测量范围超出5km时，测量精度下降变化无规律，当测量精度下降达30cm，则GPS的测量数据没有了应用价值。在使用GPS过程中中尽可能的保证在有效范围内进行测量。

4 结语

GPS技术应用于水利测量工程，能够极大的提高测量数据的准确性和效率，对于我国水利工程的建设发展具有重要意义。本文通过对GPS在水利测量工程中应用的分析，通过水利工程外业测量、控制网的建立、高程系统测量、变形监测等分析GPS测量的优势。通过分析GPS测量受到作业环境影响、作业范围影响，并提出了提高精度的方法，为GPS技术应用及精度提高提供了理论基础。

[1]信 昕.GPS技术在水利工程测量中的运用[J].技术与市场，2015，22（3）：73.

[2]金莹，蒋桂美，张莉莉.探析全球定位系统的发展应用[J].建筑工程技术与设计，2015（15）.

[3]刘天雄.GPS全球定位系统由几部分组成?[J].卫星与网络，2012（4）：56～62.

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A

1004-7344（2016）17-0101-01

2016-5-19