水利工程测量实时动态定位技术的应用研究

2021-07-05谢梓楠龙门县水利水电勘测设计室

珠江水运 2021年11期

谢梓楠龙门县水利水电勘测设计室

最近几年，随着我国经济的迅猛发展，建筑体系的不断成熟和发展，使得水利工程的规模也在逐渐扩大。在这一背景下，如何才能够更加快速准确地对工程进行测量，变成了一个需要思考的问题。实时动态定位技术的诞生解决了这个问题，实施动态定位技术作为一种新型的测量技术，有着准确性高、操作便捷等优势，在水利工程的施工过程中起到了至关重要的作用。

1.实时动态定位技术的测量原理

1.1 实时动态定位技术的工作原理

实施动态定位技术是一种以实时载波相位差分为基础的技术。具体工作原理如图1所示。

根据图1可知，实时动态定位技术不仅需要基准站采集卫星的数据，还需要将数据的观测值与站点的坐标等信息传送给流动站。流动站在接受到来自基准站的信息之后，对采集到的信息与接受到的信息进行对比，从而得出结果。

图1 工作原理图

1.2 实时动态定位技术的坐标转换

实时动态定位技术有着高精准的WGS-84坐标，但是在平常的测量工作中运用到的都是地方坐标系下的坐标，因此就要对WGS-84坐标进行一定的转换。其中比较常用的转换方式就是“4参数法”与“7参数法”。

1.2.1 4参数法

4参数法是一种将标准WGS-84坐标下的坐标转换到地方坐标系的一种方法，一般需要转换的参数有：

X0：X平移常数

Y0：Y平移常数

Scalk（K）：尺度比

Rotate（A）：旋转角

其数学模型如下：

公式中的X、Y代表投影后的直角坐标。Xc、Yc代表转变后地方坐标中的坐标。

1.2.2 7参数法

7参数法更加适用于已经了解了坐标系的坐标系统。可以进行旋转、平移两个空间直角坐标系的坐标转换。所以将测量得到的坐标转换到所需要的地方坐标系中，进而完成测量任务。7参数的数学模型如下：

为了能够计算出这7个转换参数，就至少要有3个公共点。

2.实时动态定位技术在作业时需要注意的问题

实时动态定位技术在作业时，需要通过具体计算方法对转换的参数进行确认，前提是确认三个或三个以上的已知坐标点。为了确保计算的准确性，就需要保证几个基准点要覆盖到整个水利工程的作业范围，还需要基准点之间保持一定的距离。有时为了能够更加准确的计算，还需要确定更多的基准点。在进行参数转换的计算时，一般都是将数据输入到电子手簿中，通过内置的程序进行计算。因此基准点一定要选在开阔的地方，保证附近没有其他物体的遮挡，保证能够接受到GPS卫星信号。考虑到水面、高压线、建筑物对电磁波都会进行一些干扰，所以在基准点的选择上，还需要避开湖面、高压线与无线电发射源。为了避免由于风导致基准点进行晃动影响到测量的准确性，还需要对基准点进行加固，保证基准点的稳定，不会产生晃动。为了提高基准点无线电的有效发射距离，还可以将基准点选择在高处，确保无线电的有效传输。

3.实时动态定位技术在水利工程测量的优势

3.1 测量的准确度高

在平时水利工程测量时，区域复杂程度越高需要测量点的个数就越多，反之就越少。由于测量点的数量的增加，总体的测量工作也会增多也就会使数据的计算有更大的概率出现偏差。实时动态定位技术的应用，从根本上就解决了人为因素上导致的计算偏差。并且实时动态定位技术可以在一定程度上提高测量的准确性，随时采集分析数据。除此之外，在测量过程中，可以依据工程要求的不同来选取相应的测绘标准，来提高水利工程施工的准确性。

3.2 测量过程更加快速

在传统的水利工程测量的过程中，测量人员在工作时需要测量和采集整个施工范围内的数据，并对测量的数据进行计算和分析。经过大量的运算后才能得出施工区域的基本地理信息。这种方式不仅过程繁琐，花费的时间长，而且由于人工的计算，很容易让测量的结果产生偏差。在这种方法中为了确保数据的准确性还需要进行更多复杂工序的测量，增加了数据采集的难度。实时动态定位技术的应用，可以将整个水利工程的施工范围的信息进行实时的获取、归纳与总结。并且准确性也大大高于人工计算。这样就使工程中的测量过程变得比较简单，减少了测量人员的工作量，实现更加快速有效地测量。

3.3 自动化水平高

在水利工程施工的开展中，为了得到准确的工程测量的数据，需要在施工过程中一定的数据支持。实时动态定位技术的应用可以将整个水利工程的测量过程实现自动化，还可以凭借着高效的计算能力，对采集到的数据进行快速的分析总结。分析数据，并针对不同的情况制定不同措施，很大程度上提升了数据测量的工作效率。由于水利工程中产生的数据信息比较庞大，为了方便保存，实时动态定位技术可以上传测量的数据，相比较传统方法而言，可以节省许多保存空间。

4.实时动态定位技术在水利工程测量中的应用

4.1 地形测量

在水利工程施工的过程中，由于需要建设的区域都是在水域周围，因此必须要对周围的地形进行测量。在实时动态定位技术的实际操作中，为了确保实际测量数据的效率，需要在水利工程的中心区域建立一个中心控制基准点，其他的基站要根据这个中心控制基准点进行设置。并且每个相关测量点的基站的间隔距离要保证在2000-3500m之间的范围内。为了确保准确性，可以在水利工程的施工区域内，在不同地点分别安置测量点。再转换各个基站所采集的数据。在施工过程中，让各个基站在60s内进行集中测量，每个时段都进行数据的分析，根据多个时间段的观测数据来计算出平均的观测值。

4.2 工程平面图测量

工程平面图测量也是水利工程测量过程中非常重要的一项工作。实时动态定位技术在对水利工程进行测量时，通常情况下需要进行工程平面测量图的绘制。在首次进行测量时，就需要绘制1：500的地形图，并在地形图上标出其中的控制测量点。为了确保准确性，需要设置多个不同的测量点。根据多个基站采集到的数据进行转换，在具体测量的过程中需要避免出现坐标差值过大的情况的出现，如果出现这类情况，就需要重新选择坐标点之后，再对数据进行测量。

4.3 高程测量

水利工程在测量过程中一个重要的部分就是高程测量。在测量时，应用实时动态定位技术，可以选择控制点进行相应等级的测量。在采集所有数据后，需要根据的测量等级的不同确认误差范围后，对测量的数据进行平差处理。如，本次水利工程的测量标准是四等水准测量，那么就应该控制每千米的误差范围在0.45cm以内。然后综合性分析数据才能计算出施工区域的高程数值。高程测量首先需要选择合适的基准点，对整体的数据信息进行计算，保证准确性。结合以往的工程经验，保证将误差控制在极小的范围内，避免多次测量产生的误差会出现累加的情况。