摘#8195;要GPS定位技術應用于水利工程測量是一項重要突破，具有很廣闊的應用前景。本文介紹了GPS定位系統(tǒng)的組成和基本原理，以及發(fā)展現(xiàn)狀，詳細闡明了將定位技術應用到水利工程測量中高程測量、渠道管線測量、變形觀測和水下地形測繪的具體方法，得出定位技術在工程測量工作中應用前景廣闊的結論，并提出了應該注意的問題，將GPS定位技術與傳統(tǒng)測量方法相結合將大大提高工作效率。

關鍵詞GPS技術；水利工程；測量方法

中圖分類號TV221文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2012)041-0098-02

隨著科技水平的快速發(fā)展，工程測量的技術也在不斷提升，先進的測量設備和測量方法為水利測量工作帶來了方便，大大提高了工作效率。GPS定位技術是以衛(wèi)星為基礎的無線電衛(wèi)星導航系統(tǒng)，它具有全天候觀測、定位精度高、觀測時間短和操作便捷的優(yōu)勢，而且具有良好的抗干擾性和保密性，在水利工程測量中的應用越來越廣泛。

GPS（Global Positioning System），即全球定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)最早是美國軍方聯(lián)合研制出來的一種衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。隨著科技的不斷發(fā)展，該技術已經(jīng)從單純的軍用發(fā)展到了民間普及的程度。目前，大量的GPS導航儀出現(xiàn)在汽車標配中，有的手機甚至也有了GPS導航功能。此外，近年來，隨著建筑測量行業(yè)的不斷發(fā)展，GPS技術也開始大規(guī)模的應用在各類建筑測量項目中。GPS由于其技術特性決定的精度高、定位準、時間短、操作快等特點，迅速在測量領域占據(jù)非常重要的地位。

1GPS定位系統(tǒng)

1.1基本組成和原理

GPS是指在全球范圍內(nèi)進行實時定位、導航的系統(tǒng)，稱為全球定位系統(tǒng)。GPS定位系統(tǒng)分為衛(wèi)星組成的空間部分、監(jiān)測控制和天線組成的地面部分以及GPS信號接收機三大部分。利用GPS定位衛(wèi)星，必須具備監(jiān)控平臺、傳輸網(wǎng)絡和GPS終端三個要素，這三個要素缺一不可。GPS定位的定位原理是將高速運動的工作衛(wèi)星所處的瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。如下圖所示，假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信號到達接收機的時間△t，再加上接收機所接收到的不同方向的衛(wèi)星發(fā)射的其他數(shù)據(jù)可以確定以下四個方程式：

通過計算就能夠確定待測點在三維空間上的位置。

1.2優(yōu)勢與發(fā)展現(xiàn)狀

GPS衛(wèi)星定位由于工作衛(wèi)星分布均勻所以定位精度高，且能夠全天候觀測，定位系統(tǒng)還具有觀測時間短、操作便捷的優(yōu)點。在一個觀測站點上如果需要連續(xù)較長時間觀測，可以將觀測的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)通訊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心。為了讓GPS定位技術更加廣泛的應用到各個領域，目前正在向三個方面發(fā)展：一是導航系統(tǒng)的多系統(tǒng)并存，可以大大提高系統(tǒng)可用性，擴大應用領域；二是推廣應用多元組合導航技術，主要是GPS與移動通信基站定位、航位推算技術等的組合應用；三是衛(wèi)星導航與無線通信等其他高技術相結合，如GPS接收機嵌入到蜂窩電話、便攜式PC、PDA和手表等電子產(chǎn)品中，從根本上促進了IT技術的整體發(fā)展。 由于GPS定位系統(tǒng)向全自動化方向發(fā)展，日趨智能化，并且定位儀器越來越輕便，所以為測量工作者帶來了極大的方便。

2GPS定位技術在水利測量中的應用

2.1高程測量

GPS定位技術在高程測量中的應用，就是對地面上的測量點進行三維定位，通過對工作衛(wèi)星發(fā)射出的電波信號分析解讀之后，直接讀出大地高再經(jīng)過水準測量得出高程異差和正常高，并得到目標地點的三維坐標值。首先測量所有目標測量區(qū)域內(nèi)觀測點的大地高e，再通過水準測量方法測量出觀測點的正常高d，利用計算式高程差異q=e-d就能夠得出目標觀測點的高程異差。這一系列操作依次完成之后，運用GPS水準高程測量方法聯(lián)測區(qū)域網(wǎng)中公共點的正常高，求出公共點的高程異差后，運用數(shù)據(jù)擬合方法計算出目標測量區(qū)域內(nèi)其他觀測點的正常高。

2.2渠道管線測量

水利工程測量中另一個重要的組成部分是渠道管線測量，它具有線性放射分散分布的特點。渠道管線測量工作需要消耗大量人力物力，傳統(tǒng)方式采用全站儀或者半站儀對渠道管線縱斷面進行測量，地形地貌特征以及天氣氣候變化都會對測量工作帶來較大的干擾，這也是傳統(tǒng)測量方式測量精度差、效率低的原因。近幾年來GPS技術不斷提高和發(fā)展，應用也越來越廣泛，在渠道管線的測量工作中也得到了普及。在渠道管線測量工作中運用GPS定位技術，可以實現(xiàn)全天候作業(yè)，不會受到天氣及地形地貌等環(huán)境的影響，可以使工作效率得到提高。同時GPS定位技術可以彌補傳統(tǒng)管線測量工作通視條件限制的缺陷，使測量工作不受限制。利用GPS定位技術只要有設計高程、轉(zhuǎn)角等技術參數(shù)，就可以很直接的確定目標觀測點。這種測量方式相比于傳統(tǒng)測量方法大大提高了工作效率，減少工作人員數(shù)量和節(jié)約設備資源。

2.3變形觀測和地形觀測

在水利工程中，需要對水利建筑的地基、水庫大壩及堤壩外圍的位移、傾斜和沉降等變形情況進行監(jiān)測。由于被觀測的構筑物外圍尺寸大，環(huán)境危險，所以需要較高的測量技術。傳統(tǒng)測量方法中監(jiān)測地基的沉降主要靠水準測量方法，利用三角測量的方法測量整體的傾斜和水平方向位移。GPS技術運用到變形觀測中，可以在遠離大壩的位置安置GPS接收機并選取幾個基準點，同時在發(fā)生變形的區(qū)域內(nèi)也安置GPS定位機并選取觀測點，通過自動地不間斷觀測將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理中心，經(jīng)過計算后得到變形數(shù)據(jù)。而在水下地形觀測工作中，傳統(tǒng)測量方法同樣遇到工作難度大的困擾。利用GPS技術可以很好解決這個問題，在測量水深之前在兩個已知點安放GPS接收機，通過測得的數(shù)據(jù)計算出轉(zhuǎn)化參數(shù)。然后對水下觀測點進行定位觀測，通過轉(zhuǎn)化得到水下深度等數(shù)據(jù)，再利用相應軟件得到水下地形圖。

3定位技術在工程測量中的發(fā)展

3.1優(yōu)勢

在水利工程測量中應用GPS定位技術，可以使測量作業(yè)達到高效率、高精度且能實現(xiàn)自由選取基準點，與傳統(tǒng)的測量定位方法相比較，具有以下優(yōu)勢：可以更靈活自由的選擇水利工程測量控制網(wǎng)基準點，不要求各個基點之間相互通視，基點的位置和數(shù)目變化不會影響測量的精度。一次性將控制網(wǎng)準確定位，不會有誤差的積累，提高了定位精度。在控制網(wǎng)上只是利用基準點來確定計算起點和起算方向，即使某一個基準點觀測數(shù)據(jù)被破壞仍然不影響整個觀測控制網(wǎng)。使用計算機對觀測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)測定和分析能夠避免人為因素導致的誤差。

3.2注意問題

GPS定位技術在給水利工程測量帶來便利的同時也存在著一些問題，GPS定位技術是計算機將信號接收機接收的信號進行處理后得到的觀測點的坐標，所以信號接收是關鍵因素，如果信號接收受到干擾或被中斷，將會使測量基準點的數(shù)據(jù)不準確或者接收不到數(shù)據(jù)，給測量工作帶來誤差。因此在水利工程測量中不能完全依賴GPS定位技術，也應該適當配合使用常規(guī)的測量儀器，例如水準儀、全站儀等，這樣才能真正保障測量工作的高精度。另外，將GPS靜態(tài)定位技術和動態(tài)定位技術相結合，可以提高水利工程平面控制測量的精確度。

3.3發(fā)展趨勢

隨著水利工程測量行業(yè)內(nèi)硬件設施和軟件技術的發(fā)展和提升，測量工作已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)CAD繪圖等功能，部分軟件還將實現(xiàn)測量繪圖數(shù)字化統(tǒng)一。盡量減少數(shù)據(jù)傳送、輸入、轉(zhuǎn)抄等不必要的中間過程，實現(xiàn)測量、設計和施工及后期管理一體化，順應水利工程“內(nèi)作業(yè)與外作業(yè)一體化”的發(fā)展要求，是水利工程發(fā)展的關鍵因素。目前水利工程常規(guī)測量方法，選用了電子水準儀、電子全站儀等先進設備，但是仍然會受到工作環(huán)境的影響和條件的限制，而通過GPS靜態(tài)定位方法進行總體控制網(wǎng)測量，并依此繪制縱橫斷面圖或地形圖非常便捷。所以引進GPS定位技術是最佳選擇，具有廣闊前景。

總而言之，將GPS技術應用到水利工程測量中，是水利工程測量工作的革命性突破，其高精度、全天候、無通視的優(yōu)勢大大提高了測量的精準度，而方便的操作流程也能夠節(jié)省大量人力物力，提高了工作效率。隨著GPS技術的不斷改進，水利工程測量將更加廣泛地運用定位技術及實時動態(tài)定位，更大程度地提高水利工程測量工作效率。

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