水利工程中GPS静态测量探讨

摘要：近些年来，随着科学技术的不断发展，一些新的研究和发明逐渐的应用到水利工程等。正是在科技的飞速的发展下，尤其是计算机技术的发展，使得采集测量数据逐渐的趋于自动化，而且精度更加的准确。这在一定程度上了刺激了全球卫星定位系统GPS的发展，由于这种技术具有一些优点，如全天候、高精度、操作简单等，GPS静态测量在水利工程的应用，使得水利工程的勘察和测量的精度和效率极大的提高了，但是这种技术也有一些不足，极大的限制了GPS在水利工程的应用。本文主要结合了GPS技术，论述了GPS静态测量在水利工程中应用。

关键词：水利工程、GPS、静态测量、探讨

中图分类号：TV文献标识码： A

一、引言

全球定位系统GPS(Global Positioning System):利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。经过快速发展，目前GPS在水利工程中的应用优为广泛。大多数水利工程都位于偏远地区，由于地形限制，高等级测量控制点布设困难，给水利工程施工测量带来很大困难，而且大部分水利工程都有纵向跨度很长但横向宽度较窄的特点，用传统的控制网布设方法会大大增加工作量，而GPS静态定位选点灵活、不要求测站间相互通视，全天候作业、作业效率高且作业成本低，大大降低了布网费用。GPS在水利工程的应用使得水利工程的作业手段和勘测方式发生了极大的转变，给水利工程的测量提供了一种新的方法和技术，不得不说，GPS在以后的水利工程中的应用前景更加的广阔。

二、GPS静态测量概述

1、GPS定义

GPS全球定位系统，是由美国国防部开发的星基无线导航定位系统，用户可以利用该系统在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航、定位和测速。GPS可以每天24h为全球陆、海、空用户全天候提供三维位置、速度和时间信息。与其他无线电导航系统相比，GPS全球定位系统精度更高一些，目前GPS卫星定位技术已广泛应用于测绘、导航等领域，在测绘领域，主要应用于空间大地控制网的布设、工程测量、地形图测绘、航空摄影辅助测量等。

2、GPS相对定位原理

GPS相对定位原理,根据若干台GPS接收机跟踪GPS卫星信号所测得的载波相位观测值,通过运用求差的方法,可以计算出各个观察站间的坐标，这就是所说的基线向量。其他站点的坐标可以根据基线向量和已知站点的坐标求得。由于相对定位的应用，可以减少或消除各种误差，这就使得相对位置的确定更加的精确。具体的可以GPS相对定位分为两种，动态相对定位和静态相对定位，并且，静态相对定位更加广泛的应用于控制测量中。

3、静态测量

这里的静态测量就是指，在观测的过程中，进行GPS定位的时候，接收天线的位置与地球的相对位置不变；而在数据处理时，则将接收机的位置可以看作不随时间的变化而变化。而相对定位则指的是在进行GPS定位的时候，同时通过多台接收机开展同步观察，并且对数据进行采集；为了计算出各个同步观察站点间的相对位置，可以对这些采集的数据进行分析和处理。在进行具体的观测的过程中，应该让多台接收机在不同测站进行静止同步观测，这个过程可能花费数分钟到数小时，甚至是更长的时间。接下来就是数据的采集和处理了，数据的处理包含许多的方面，具体的有网平差、基线处理、高程转换和坐标转换等，最后根据计算的数据，计算出网点的高精度的坐标。

三、GPS测量的优点

1、测站间无需通视。这是GPS定位的最大优点,既要保持良好的通视条件,又要保障测量控制网的良好图形是传统测量技术难以解决的矛盾。由于GPS独特的优点，使得各个测站间不需要能够互相同时，这就保证了点位的确定变得更加的灵活，同时也保证了良好的控制网的图形。

2、仪器操作简便。随着技术的进步，现在的GPS的自动化和智能化更加的趋于完善，这就降低了操作的难度。

3、观测时间短。随着科技的发展进步，GPS技术得到了不断的完善，使得每站的静态相对定位只要10min左右。

4、全天候作业。随着卫星数目的增多，空间分布更加的均匀，可以保证观测不受时间、空间及天气的影响。

5、提供三维坐标。GPS测量能够提供高度和精度都比较精确的测站点三维坐标。

四、水利工程中GPS静态测量常用的方法

静态GPS网的布设形式主要有：点连式、边连式、混合式等。在水利工程中常用的是边连式网型设计布网。

1、似矩形边连式线路控制测量

在渠线控制测量时，尤其是在隧洞较多的山区，线路控制测量一直是水利测量工作者的课题，控制测量的精度直接影响着勘测的精度和施工的质量。如图1所示，A、B两点为隧洞进出口点，此时按边连式布网，使用4台套仪器观测，观测3个时段。经全站仪导线网抽检，完全满足三等施工控制网精度要求。

图1似矩形GPS网

2、单基准站似中点多边形快速静态测量

在灌区控制测量中，当仅有3台套仪器，采用常规的边连式静态测量效率太低，采用动态RTK测量精度又达不到要求。这时快速静态测量又可以满足控制网的精度又可以提高工作效率，但快速静态测量的网型零乱以致水利测量工作者不太喜欢。

3、双基准站似无定向三角锁快速静态测量

在长线路控制测量时，尤其是当线路上已知点稀少，仅有的已知点边长都在10～20km，此时按无定向三角锁的网型布设快速静态GPS网效果很好。如图2所示，在A、B两已知点上安置基准站，边长在15～20km之间，两个流动站垂直于AB方向平行前进，进行同步观测（图中连线的边），每两点与基准站构成四边形同步环，整个网型似无定向三角锁。

图2似无定向三角锁GPS网

五、GPS静态技术在水利工程测量中存在的不足

1、GPS技术在测量中存在着误差

随着科学技术的发展，测量技术也在不断的提高，GPS的出现提高了测量精度，现阶段，在水利工程测量过程中还是存在着一些误差。监测精度和可靠性不高或无法进行监测，还有一些操作人员一时的疏忽，或观测的角度不对等原因也会导致GPS技术在水利工程测量中存在着一些误差。

2、操作人员不熟练操作与使用

由于GPS是一种高新技术，在水利工程测量中刚开始运用，存在误差或效率低下，其原因是操作人员还未具备完善的操作技能，及相关知识的匮乏。

3、应用力度还有待提高

水利工程测量中采用的电子全站仪和电子水准仪等先进的设备，在技术要求上已经很成熟，基本能满足测量的需要。而GPS的应用才开始不久，需要时间和实践，它的运用空间很大，有待进一步提高。

六、提高水利工程GPS静态技术的措施

1、端正态度，减少人为因素误差

水利工程测量在水利工程中占有很重要的地位，测量的精确度直接关系着工程的安全性，误差太多，会造成不可预料的损失。因此，从事水利测量工作的技术人员一定要有强烈的责任心，端正的工作态度，减少人为因素造成的误差或失误，提高测量的精度，保证工程的顺利完工。

2、要加强培训，提高技术人员素质

第一，对GPS技术的工作原理、机器构造、具体操作进行详细讲解，使技术人员对GPS技术熟练操作。第二，加强技术人员心理素质培训，提高GPS技术在水利工程测量中的质量。第三，详细讲解在操作过程中出现的一些问题及处理方案，增强技术人员在实际操作过程中能够自如应对，减少失误率和差错率。

3、加强宣传，提高GPS技术在水利工程测量的运用空间GPS技术是一种精度比较高的测量技术，采用的是全球定位系统，提高了测量的精确度和效率。因此，应大大提高GPS技术在水利工程测量中的运用空间，提高其知名度扩大其在水利工程测量上的运用。

七、结束语

总之，GPS静态测量的网型和方法多种多样，GPS静态测量的主要工作是外业静态观测采集数据,内业基线解算、平差、成果输出等数据处理工作。GPS静态测量以其高精度、高效益显示了其在测绘界的优越性,必将有广阔发展前景。

参考文献：

[1] 徐卫波：《分析测绘工程中的GPS静态测量数据处理》，《门窗》，2014年01期

[2] 高群 尚颖娟：《静态GPS在控制测量中的应用分析》，《西南农业大学学报》，2010年02期

[3] 王耀华 尚学勇：《GPS 在水利工程测量中的运用探讨》，《河南建材》，2011年05期

[4] 高连胜：《GPS技术在水利工程测量中的应用》，《测绘与空间地理信息》，2010年06期