GPS测量技术在水利工程测绘中的应用

翟超

摘要：随着全球定位系统（GPS）技术的不断发展，实时动态测量技术也日益成熟，因其具有精度高、实时性和高效性，目前已广泛应用于工程测量中的许多领域。GPS技术在水利工程测量中的应用大大提高了工程测量的精度，提高工作效率，降低了劳动强度以及测量周期，深受广大水利工作者的好评。

关键词：GPS;测量;水利

我国测绘工程行业的发展有着一定历史，使用传统的测绘技术，对于人力和物力资源的消耗较大，同时，测量的结果也不够准确，测量所耗费的时间比较长，无法有效地保证测量的效果。随着科学技术的发展，GPS测绘技术在测绘工程中的广泛使用，完全发挥了该技术所具备的优势，给测绘工程带来了很大的改善，并极大地促进了测绘工程工作效率的提升。本文主要对GPS测绘技术所具备的主要特征进行分析，并对该技术在测绘工程中的实际应用进行研究。

1、GPS测绘技术概述

在实际应用中，GPS测绘技术通过接收卫星信号，在数学计算原理的基础上，实现目标的定位，这种测绘技术精度非常高。从基本应用情况来看，GPS测绘技术在发挥传统测绘技术优势的基础上，结合现代测绘技术，在测绘功能、范围等方面更加强大，有助于测绘技术的智能化发展。具体来说，GPS测绘技术的优势主要体现在以下几个方面：

1.1功能性强，测绘范围广GPS测绘技术的发展为大范围开展测量提供了基础，在传统的测绘工程中，特别是长距离的测量时，不仅需要消耗大量的人工，且测量效率和精度都较低，GPS技术很好地克服了这个缺点。在开展测量工作时，基线精度为5mm+1ppm，当基线小于20km时，GPS测绘技术的精度通常在1×10-6～2×10-6范围内。当基线距离在100km和500km之间时，GPS测绘技术的精准度在10-6～10-7左右。利用GPS进行定位功能时，精准度通常以dm、cm为单位，形成的误差非常之低。随着GPS测绘技术的快速发展，在测量领域上越来越广泛，可以应用在航空、大地、工程等多个领域，同时，GPS测绘技术打破了时间和控制的限制，人们可以随时随地进行测量。

1.2定位精准度高GPS测绘技术有动态测绘和静态测绘，这种两种测绘方式都实现了测绘功能的提升，将测量精度控制在要求中。从原理上来看，GPS技术利用太空中的三个卫星进行定位，在此基础上对地球上的某一位置进行可靠的测量，形成空间星座、地面控制和用户设备等三部分。通过这些我们可以发现，GPS测绘技术在测量工作时更加便捷、高效，提供为人们提供点、线、面组成三维坐标，还可以为人们提供其它的信息，实现全天候、自动化、高效率的测绘过程。不仅如此，GPS测绘技术应用中可以采用不同的标准，从而满足不同技术人员对测绘的基本要求，具有针对性的特点。

2GPS测量技术在水利工程中的应用分析

2.1工程中主要应用

2.1.1水下地形测量

水利工程测量中，由于水下作业条件差，水下地形复杂造成水下地形测量十分困难，特别是截流施工中，工期紧张，过程中常会出现水流速大、水深等情况，这给测量工作带来了更大的困难。而水利工程中水下地形资料的准确性是水利工程建设的顺利开展的基础条件。传统的水下测量方法大多采用经纬仪或全站仪配合探测仪，其精度差，测量范围小，而且工作量大，效率低，人员配置多，很多时候，这种施工条件不能满足工程要求。GPSRTK水下测量技术的出现解决了这些难题。在进行水下地形测量时，首先将GPS、测深仪和电脑连接在一起，运用导航对测量船进行定位，并指导测量船在指定测量断面上航行，GPS和测深仪将实时测得数据导入电脑中，导出数据后通过成图软件绘制水下地形图。GPSRTK水下测量技术的应用，大大提高了水下测量的精度，减少了工作量，缩短了测量周期，这也保证了测量工作能为施工部位及时提供水下地形图，保证工程顺利进行。

2.1.2控制点加密测量

水利水电工程大多位于偏远地区，常规的控制测量方法有很大的局限性，而且很多条件下使用常规的测量手段不仅工作量大，而且效率低下，得到的结果误差大。使用GPSRTK测量技术可以解决这些问题。如控制点加密测量问题上，在首级控制网的基础上，为满足测量需要必须进行加密控制点的测量，而在水利工程中，许多条件下已知的高等级控制点较少，使用GPSRTK加密测量控制点就会非常简单，只需在测区10km范围内有3个以上且包含测区的高等级测量控制点即可，操作简单，效率高。

2.1.3水利工程坝体变形监测

对坝体变形监测是水利工程中的一项重要工作。一般坝体两岸地形比较复杂，测量点的通视有限，而且以往的交会或极坐标测量方法精度有限，工作时间长，效果差，而且无法连续测量出变形量。而GPSRTK测量技术精度高、可实现连续测量，为建立坝体监测系统进行实时连续监测，以及获得长时间变形监测数据进行变形监测分析提供了基础保障。首先，观察点设在坝体、水上建筑物等容易变形的部位，包括水平变形和垂直变形监测点，对于GPS布网，对于基线长度和夹角没有十分严格的要求。主要表现在每个点所连接的独立基线数量。依据现场水文地质条件以及规范要求将基点设在地质条件好、利于进行观察的变形位置，对于部分点无法通视，只需其与2个水平基点保证通视即可，以便对观测数据进行复核。测量技术人员依据实际情况及天气因素制定工作计划，并根据实际情况对作业进展情况进行调整。GPS技术在监测水利水电工程变形中的成功运用，弥补了某些技术的不足，提高的监测效率，保证了数据的可靠性，为研究水工建筑以及对土坡进行滑坡变形监测提供了一个有效的方法和可靠的数据资源。

2.2具体工程措施流程

（1）选点、设置标志。一般根据工程要求，需要设置点进行编号。选择点的位置要遵守以下原则：①选择的点位要有良好的视野，位置要求显著明确。周围15°以上没有障碍物，同时方便工作人员安放接收设备，这样可以保证GPS信号不被干扰、遮挡;②点位应避免被附近电磁场干扰，应注意，不要选择在接近大功率无线电发射源以及无线电信号传送通道和高压输电线，距离要大于50m。然后在选定的点位埋设标志，埋设是按照四等水准标进行埋设。

（2）进行观测。首先要注意，在点位埋好标志后应使其稳定后再进行观测。观测先要对所有仪器进行检验，避免影响观测精确度和数据的可靠性。利用相关软件对观测区卫星进行可见性预报，选择最近时间进行观测。采用静态相对定位模式进行作业，在规定时间内按规程操作。

（3）数据处理。使用专业的处理软件对数据包进行解算。

3结语

GPS测量技术在水利工程中的运用越来越多，使水利工程測量在测量精度、数据可靠性、测量效率、工作量等方面得到很大改善。通过全文分析，我们已经认识到此项技术的特点和不足，对于不足之处我们可以人为的采取一些措施去避免，如采用点检核比较、重测比较来确保数据可靠性：制定测量管理细则，使测量工作科学化、规范化、制度化：设置专职测量监理工程师，对工作进行监督，发现问题及时处理。随着GPSRTK测量技术的不断发展完善，合理的将此项技术应用在水利工程的测量工作中，必定会给水利工程测量工作带来更大的优势和发展。

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（作者单位：中国水利水电第一工程局有限公司）