GPS定位技术在水利工程测量中的应用探讨研究

2017-04-15高峰戴梦

福建质量管理 2017年21期

关键词：测量方法高程水利工程

高峰戴梦

(1.广州南方测绘科技股份有限公司南昌分公司江西南昌 330013；2.江西水利职业学院江西南昌 330013)

GPS定位技术在水利工程测量中的应用探讨研究

高峰1戴梦2

(1.广州南方测绘科技股份有限公司南昌分公司江西南昌 330013；2.江西水利职业学院江西南昌 330013)

近几年来，伴随科学技术的快速发展和进步，GPS定位技术在各个领域的应用变得十分广泛和普遍，特别是对于水利工程而言，带来了一场更加重大的变革，在此行业和领域的应用前景十分明朗。本文通过详细介绍GPS技术的应用原理和特点优势，并简明扼要的概括了GPS技术的发展现状，介绍有关GPS定位技术应用于水利工程测量工作的应用方法，进而提高测量工作的整体效率和质量。

GPS定位技术；水利工程测量工作；应用方法

伴随科学技术系统的发展越加成熟和完善，先进的测量技术、设备以及生产力不断融入到人们的实际生活和工作之中。GPS技术主要是以卫星作为一种基础无线电导航系统的定位技术，其具有全天候、实时性以及连续性等优点，充分实现了准确的定位功能和三维导向功能，同时，在实际应用的过程中，还能够避免受到其他信号的干扰，达到十分理想的保密性，在水利工程测量工作的过程中已经被广泛应用和推广。

一、 GPS的应用原理和优势

(一)基本构成和应用原理。GPS主要指的是利用导航和定位系统达到准确定位的目的，主要是由卫星组成、监测系统以及GPS接收机所构成。利用GPS定位技术需要具备上述三个部分，缺一不可，GPS定位原理是将正在高速运动的卫星设备所处位置作为初始数据，并利用空间距离交叉的方法得到准确的测量位置。

(二) 优势和特点。①首先，在应用GPS技术的过程中，能够提供连续性而又实时性的定位信息，得到三维位置、精密定位的数据指标，并不受天气条件和气候环境的影响。在应用GPS时，只要满足基本测量条件，便能够在10km的半径范围内，得到十分精准的测量坐标。而普通的测量则存在不同程度的误差，随着误差的积累逐渐增加，对于测量工作而言容易出现巨大失误，特别是对于河道大断面的测量工作更为显著；②其次，降低劳动力。GPS技术在应用过程中，要求两点之间满足光学原理，仅仅要求电磁波通视而已，因此，与以往的测量技术相比较而言，受到气候、能见度以及同视条件的影响相对较小，所以，在应用GPS技术时只要满足基本测量条件，便能够十分轻松的得到高精度的测量数据，在一定程度上减轻了测量工作量。全天候的连续性工作以及卫星数量较多，并平均分布在各个空间，不仅能够确保任何时间和地点的连续性测量，同时，还能够避免受到环境和天气条件的影响程度。而以往传统的测量技术，受到地物以及地形的影响程度相对较大，导致最终的测量结果也相对较大；③测量迅速。在进行GPS测量的过程中，首先，将测量设备架设在四等水准的精度位置上，每一测点在进行定位测量时仅需几秒钟，当卫星信号并不清楚时，获取测量信息也仅仅需要几分钟而言，测量速度十分迅速，此时，每天能够测量大概1.5个河道断面，在一定程度上提高了测量效率，大约可达70%左右；③适应能力强。GPS技术对于测量不不对称、不规则的地域面积时，通过采取航迹测量的方法进行面积测量，并沿着线画出一条明显的轨迹，进而能够计算出轨道周围的区域面积，在一定程度上满足了水利工程测量工作的是实际需求。

二、 GPS发展现状

GPS定位技术主要是通过均匀分布的卫星得到精确定位的一种方式，并且能够达到全天候、连续性的测量效果，定位系统的应用还具有操作便捷、测量迅速等优势。若需要长时间测量一个测量点位置的数据信息，可以将所观测的信息通过数据传输系统传送到数据处理平台。除此之外，为了能够使得GPS技术广泛应用于各个领域之中，可以将GPS朝向以下方面发展：①导航系统的多系统共同应用，不仅能够扩大应用范围，同时，还能够提高实际可用性；②应用多元组合导航系统，利用GPS和移动信息平台等技术相互结合的方式，如：将GPS应用到蜂窝电话、PDA、手表以及PC等电子设备等，进而从根本上促进了电子信息技术的未来发展。由于GPS技术朝着自动化、智能化的发展方向，并且，测量设备的重量逐渐减轻、利于便捷等优势，在一定程度上为未来的测量工作带来极大的便利。

三、 GPS技术在水利工程中的应用

(一) 高程测量。在高程测量的过程中应用GPS技术，主要是通过对于测量点进行三维定位，当工作卫星发出电波信号并进行解读后，将会直接解析出经过测量的高程差异以及正常高度，并且能够达到一个准确的三维坐标值。首先，需要测量定点地区内的大地高e，随后利用水准测量的方法将正常高d测量出来，再利用公式q=e-d计算出高程差异。这一操作完成后，利用GPS高程测量方法测量区域内的正常高，得到公共点的高程差异后，再利用数据拟合方法将其他测量点的正常高求出。

(二) 渠道管线测量。渠道管线是水利工程测量工作的另一重要构成部分，其具有放射分散的分布特点，渠道管线的测量工作在实际操作的过程中，需要消耗大量的人力、物力和财力，而以往的测量方法主要是利用半站仪或者全站仪等设备，进行渠道管线纵断面的测量，此时，测量区域的气候变化以及地形和地貌特点将会影响测量数据的结果，同时，也是以往测量方法出现测量失误以及工作效率低的主要原因。近几年来，伴随GPS技术的不断发展和进步，GPS定位技术在各个领域中的应用更加广泛和全面，在渠道管线的测量过程中同样具有重要的作用。在渠道管线的测量工作之中利用GPS技术，能够充分实现全天候的测量需求，并不会受到测量区域的地形地貌和气候环境的影响，同时，还能够提高测量工作的整体效率。与此同时，GPS定位技术的应用，还能够弥补了以往管线测量工作中受到的条件限制，使得测量工作并不受到环境的束缚。在应用GPS技术的过程中，只要已知转角以及设计高程等相关数据，便能够直接而又准确的判断观测点位置。与传统测量方法相比较而言，应用GPS定位技术进行数据测量，不仅能够减少工作量，同时，还能够合理分配有效资源，极大程度提高了测量工作的整体效率和质量。

(三) 变形观测。在水利工程的测量过程中，需要加强对于水库大坝、地基、堤坝外围以及倾斜等变形区域的测量。由于被测量建筑外围相对较大，环境和地形地貌条件比较危险，因此，对于测量技术提出了更高的要求。以往的测量方法在实际应过程工程中，主要是依靠水准的测量方法进行沉降地基的数据测量，对于倾斜或者水平位移的地形则需要利用三角的测量方法。利用GPS定位技术测量时，能够测量位于远距离的大坝位置选择不同的基准点，同时，还可以在已经变形的区域选择不同的观测点，将自动而又连续的测量数据传输到信息处理平台，通过计算后得到测量数据的相关信息。而在水下地形测量过程中，以往的测量方法将会受到地域的限制导致测量困难。通过利用GPS定位技术的方法，能够有效解决这一问题，在测量水下地形的过程中，通过放置两个GPS接收机，能够将测量出的数据转化为有关参数，随后进行水下定位测量，将收集数据转化为水下深度数据，再利用相应的电子软件绘制水下地形图。