GPS系统在水利工程测量中的应用

摘 要：随着科学技术的发展，测量工程技术也在不断的发展。在水利工程的测量中，gps技术因具有观测站之间无需通视、观测时间短、定位精度高、操作简便等特点而被广泛应用。因此，本文通过对GPS在水利工程测量中的应用进行综合分析，以更好地促进水利工程建设的发展。

关键词：GPS系统；水利工程；测量

中图分类号：P228文献标识码： A

引言

当今的社会经济发展中水利工程建设在有着举足轻重的作用，对于一些施工测量环境较差的地区，水利工程测绘难度相应的也很大。因此，新时期GPS全球定位技术的发展和普及，大大提高了水利工程的效率和工程质量，被大范围的运用于水利工程测绘。GPS测绘新技术也逐步代替了过去测距、测角、测水的常规地面的定位，而将视野、定位范围大大的扩展了，使得水利工程的测量不断进步与完善。

一、GPS测绘技术工作原理

GPS定位的工作原理有相对定位原理，绝对定位原理和载波相位的时差分原理，至于水利工程中的GPS测绘主要用的是载波相位时差分原理。载波相位的时差分原理简称为RTK技术，可以时时的控制两个监测站，即流动站和基准站。在进行载波相位测量和接收GPS的信号时，通过卫星的追踪，数据链把观测站坐标和观测值由基准站传到移动站。通过移动站和数据链来接收基准站的数据，还可用GPS控制装置随着对采集到的数据进行处理，进行时差分计算。通过准确的计算，给出待测点的高度、坐标和实测精度，然后对比预设精度与实测精度指标，记录其三维精度及其坐标。在工作时，可以在已知点初始化后再进行动态的作业，并在动态作业中求解整周模糊值。移动站可以随时传递待测点的三维坐标，但要维持4颗以上的卫星观测跟踪。

二、GPS技术的几大优点

（一）GPS技术具有较高的测量精度、适用性强

相比较以往测量技术容易受恶劣天气情况影响，无法全天候作业的弊端，GPS技术则可以实现全天候的测量作业，不受天气等因素左右，另外，由于水利工程一般工程量大，区域面积不规则，采用GPS技术可以实现航迹测量，这样就能够满足各种水利工程测量的要求。因此，适用性极强。其次，GPS技术测量精度较高，其测量值可以达到厘米级，而且不会产生累积测量误差。

（二）GPS技术具有较高的灵活性、观测时间较短

使用传统的测量技术面临一个现实问题即无法解决测量站点之间的通视问题。但是采用GPS技术可以解决这一问题，只需要在测量前保持各个测量站点之间的空间先对开阔，没有明显的建筑和高山等障碍或者其他干扰源，那么就可以灵活的选取观测点，实现测量站点之间的通视。此外，利用GPS进行测量，可以有效缩短观测时间，水利工程施工周期较长，如果在前期观测阶段浪费太多时间将会影响施工进度，因此，必须要采用先进的观测技术，缩短观测时间。

（三）GPS技术具有高效率的优点

相比较传统测量方法需要动员大量测量人眼，测量条件艰苦的缺点，GPS测量技术的作业环境相对优越，测量人员只需要保证基本的测量条件，就能够较快地完成测量工作。而且测量工具整体自动化程度较高，操作起来要相对容易。随着其智能化发展步伐的加快，观测人员只需要进行简单的操作就能获得想要的观测数据，将会极大提高观测效率，降低工作人员的劳动强度。

三、GPS系统在水利工程测量中的应用

（一）GPS系统在水利工程测量中的外业工作

在GPS的外业测量中，最重要的是选点。结合工程实践经验，对于测量选点应当选取设备便于安装，而且视野开阔的地方，包括在已有建筑物和在建高层建筑操作层上的适当位置。为了有效地确保GPS信号不受到周围建筑物的干扰，在测点应当适宜选取在视场周围没有障碍物的地方(包括已有建筑物)。同时为了便于测点的扩展观测等用途，测点也适宜选取在交通便捷的选点上。结合工程实践经验，笔者认为为了更准确地定取合理的测点，选点人员应当到现场采取实地勘察，根据实地情况而选取合理点位。同时选取的测量点应当能形成网状，有利于采取点连接方式，测点选取合理后可对其采取埋设标志，但应当精确地定取测点，同时应确保埋设测量点的标石能永久稳定，尤其是对于施工场区外的点，更应当对测量点采取有效的保护措施，对于测量点的定名应当与建筑工程施工单位协商后确定。鉴于工程施工期间有较多施工人员，同时施工工序交叉多样，这给标石的保护增加难度。为了便于标石的保护，应当采取专人保护。对于测量点的测量作业，通过获取GPS信号，然后采取测量以及跟踪处理，以获得建筑施工所需要的定位信息和观测数据。在天线安置工作完成后，则可以在合理的位置设置GPS接收机开始观测。

（二）GPS系统在水利工程测量中的内业计算

对于测量工程的内业计算主要是进行基线解算和GPS网平差。结合工程实践经验，对于基线解算首先进行传输数据，然后根据结算出来的结果进行精度检查，对于Ratio值以及闭合差应当控制在允许范围内。同时还需要采取GPS网平差，从实践经验来看，平差可采取商用软件，如美国Trimble导航公司使用的后处理软件GPSurvey和TrimbleGeomaticsOffice(TGO)等。

（三）GPS系统在水利工程测量中的布网工作

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，如此以来才能够提高GPS控制网中所得到的数据的稳定性和精确性。

四、控制误差提高GPS测量质量的方法

（一）误差控制

这种误差的控制的技术主要就是从GPS技术的本身入手。由于GPS技术的卫星轨道误差是由于卫星出现了一定的错误，这种错误对于水利工程测量来说，它的影响以及测量数据的差异还是比较小的。在测量中可以基本上忽略不计。从GPS技术来看，这是由于测量中使用的天线相位中心发生了变化导致了误差的产生，因此，对于它的解决方法只要进行天线检验校正即可。

（二）信号传播误差控制

GPS信号的传播有关误差的产生主要是由于自然环境的影响。比如，大气的环境和对流层变化等。因此，解决方案只需使用双频GPS同步差分以及去控制测量过程中使用的天线高度角就能够减小甚至消除这种误差。但是，对于在使用GPS定位技术测量的误差，也就是出现了多路径效应误差，以及其他信号干扰误差时，它的解决方法是在测量中做好环境的检测，而尽量的远离雷达站以及无线电和电磁波等干扰源，这能够极大的控制误差减少。

（三）提高测量质量的方法

已知点检核比较法。这种用来提高GPS测量质量方法是目前最常见的方法，它主要是利用GPS测出的控制点的坐标，对这些坐标点进行比较检核之后，测量的误差进而对其解决和纠正重测比较法。重测比较法，就是重新测量进行比较。具体来说，就是对已经测过的几个GPS的点以及水利工程测量中的确定没有问题的高精度控制点，重新进行GPS点的测量，然后进行比较，发现问题最后解决问题。另外，还有类似于电台的变频实时检测法等等。

结束语

当前的GPS技术与传统的测量技术相比，具有很多明显的优势，并且具有较强的适用性，使其在水利工程的测量中占据越来越重要的地位。而随着GPS技术的进一步完善，其优点将会更加突出，在水利工程测量中的应用也会更加普遍。

所以，要不断加强GPS的技术创新，使其更好地为各项工程建设服务。

参考文献：

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