姚俊

摘 要：中國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)給予了高度重視。水利工程作為重要的基礎(chǔ)工程項目，隨著項目數(shù)量的增多，工程質(zhì)量成為需要重點把握的問題，做好前期測量工作是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。GPS技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于水利工程測量中，以較高的自動化程度實現(xiàn)了全天候工作，且實現(xiàn)了高精度測量，不僅降低了測量成本，而且還對傳統(tǒng)的三角高程測量中所存在的不足予以了補充。本論文著重于探究GPS技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水利工程；GPS技術(shù)；測量；應(yīng)用

水利工程建設(shè)關(guān)乎到國計民生，要確保工程建設(shè)項目安全而順利地展開，就要重視工程測量。GPS技術(shù)是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，應(yīng)用于水利工程測量中，根據(jù)工程測量需要對軟件測量技術(shù)和硬件測量技術(shù)不斷地研發(fā)，由此而降低了工程成本，提高了測量工作效率。

一、GPS技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)代水利工程對測量技術(shù)的要求很高，特別是在特殊地區(qū)測量，采用傳統(tǒng)的測量儀器難以獲得高精度數(shù)據(jù)。應(yīng)用GPS技術(shù)，對傳統(tǒng)測量方式以改變，使得測量工作從控制、碎部、施工放樣到監(jiān)測，都構(gòu)建了系統(tǒng)化模式。從目前的水利工程監(jiān)測情況來看，采用GPS技術(shù)對于水壩的壩體進行變形監(jiān)測，這是水利工程建設(shè)中重要的監(jiān)測環(huán)節(jié)。采用GPS技術(shù)對水下的地形進行監(jiān)測，由于GPS可以做到實時監(jiān)測，針對河床平面的變化、高程變化等等都可以準確監(jiān)測，以為制定防洪資料提供基礎(chǔ)資料[1]。

二、運用GPS技術(shù)進行水利工程測量中需要注意的問題

（一）運用GPS技術(shù)進行水利工程測量的程序

水利工程測量中，運用GPS技術(shù)需要經(jīng)過4個步驟，即GPS測量儀器的選擇、靜態(tài)測量方法、快速靜態(tài)測量方法和動態(tài)測量方法。

GPS技術(shù)應(yīng)用中，需要選擇合適的接收機，雖然接收機分為單頻和雙頻兩種，而且測量的準確性差異不大，但是單頻接收機的信息接受效果會更好些。同時，還要根據(jù)檢測要求選擇高質(zhì)量的檢測機，以確保數(shù)據(jù)信息能夠得到有效處理，獲得正確的結(jié)果。

靜態(tài)測量法是通過布網(wǎng)將所有的測量點都建立連接，形成環(huán)狀，同時還要對基準點和流動點之間的距離把握好度，最好是能夠控制在20公里以內(nèi)，以能夠獲得準確的檢測數(shù)據(jù)。

與靜態(tài)測量法有所不同，快速靜態(tài)測量法要在實現(xiàn)設(shè)置的基準站上確定放置接收機的位置，以使其能夠有效地實施衛(wèi)星跟蹤工作。所有通過衛(wèi)星跟蹤所獲得的信息，都要傳送到移動站，以對所獲得的信息進行整合、分析，得出所需要的結(jié)果[3]。

（二）影響GPS技術(shù)準確測量的因素

在水利工程測量中，雖然GPS技術(shù)具有一定的優(yōu)勢，但是，由于通過衛(wèi)星運行和信號傳送進行定位觀測，就會受到一些不可抗拒因素的干擾。這些因素包括天空的能見度、氣壓、電離層、對流層等等。

GPS 接收機通過接受衛(wèi)星信號傳輸導(dǎo)航信息，信息傳輸?shù)乃俣葧艿教炜漳芤姸鹊挠绊?。如果天空的能見度低，?dǎo)航信號在傳輸?shù)倪^程中，就需要延時判斷，由此而影響傳輸效率。當導(dǎo)航信號在傳輸?shù)倪^程中遇到障礙物，比如高山、森林以及高層建筑物等等，信號接受效率就會相應(yīng)地有所下降。

氣壓水平對GPS 接收機的信號接受具有一定的影響。雖然GPS氣壓測高的精度相對較高，但是會由于測高水平不夠而影響測量數(shù)據(jù)的精確性。（下圖1為水利工程測量中GPS 接收機的信號傳輸圖）

由于GPS信號是在空間傳播，大氣中的電離層和對流層會影響到信號的傳輸質(zhì)量，特別會對信號傳輸?shù)穆窂揭愿淖?，以至改變信號傳輸速度?/p>

三、水利水電工程測量中對GPS技術(shù)的應(yīng)用

（一）水利水電工程建設(shè)中不規(guī)則區(qū)域的測量

水利水電工程建設(shè)區(qū)域以不規(guī)則區(qū)域居多，為了獲得精準的測量結(jié)果，可以應(yīng)用GPS 技術(shù)，而不需要多級布網(wǎng)就可以完成。GPS 技術(shù)是以跟蹤的方式進行動態(tài)測量，可以將信號接收機放置在待測量不規(guī)則區(qū)域的一個基準點上，通過傳輸GPS信號以不間斷跟蹤，達到跟蹤時間段之后，將運動載體所在位置確定下來[4]。各個時間段都會有不同的位置確定下來。將所有的點連接，就可以繪制出運動載體的運動軌跡。軌跡范圍即為需要測量的區(qū)域范圍，由此而計算出所在區(qū)域的面積。

（二）水利水電工程建設(shè)中灌區(qū)地形圖的測繪

水利水電工程建設(shè)中，對灌區(qū)地形圖的測繪，可以采用布網(wǎng)的方式，即將測量控制網(wǎng)建立起來，對所測量位置的平面坐標確定下來，獲得測量結(jié)果。對測繪水利水電工程的灌區(qū)地形圖，應(yīng)用這種測量方式，測量精度跟高，且避免數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的問題存在。由于測量過程中不會缺乏中立數(shù)據(jù)，運用GPS高程擬合法就能夠獲得測量結(jié)果。GPS高程擬合法用于灌區(qū)地形圖的測繪，是采用灌區(qū)布網(wǎng)的方式將高程點確定確定下來，一般會采用量WGS84坐標系，運用GPS技術(shù)進行大地高程測量[5]。應(yīng)用數(shù)學(xué)擬合法計算測量點的正常高度，將平面坐標建立起來，并計算出高程異常值，即可構(gòu)造出大地布網(wǎng)。將待求點插入到高程異常值，就可以獲得待求點的坐標，由此而實現(xiàn)正常高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

（三）水利水電工程建設(shè)中動態(tài)與靜態(tài)的測量

RTK技術(shù)是實時動態(tài)技術(shù)，作為GPS測量技術(shù)發(fā)展中的新階段，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。在水利水電工程建設(shè)中采用RTK技術(shù)，可以提高GPS測量的工作效率。從RTK系統(tǒng)的構(gòu)成上來看，包括三個部分，即基準站、流動站、數(shù)據(jù)鏈，可以實現(xiàn)實時測量。水利水電工程所在施工場地如果為一般地形，采用RTK系統(tǒng)就可以一次性將5公里半徑內(nèi)測量完畢。操作也非?？旖荩恍枰?秒鐘至2秒鐘的時間就可以完成測量人物。對地形的測量，每個測量小組每天就可以完成1.0-1.5平方公里的地形測繪，而且精度高、效率高。RTK系統(tǒng)具有極高的自動化程度，而且集成化程度較高，特別是RTK系統(tǒng)可以勝任測繪外業(yè)，且能夠保證作業(yè)精度。通常情況下，RTK系統(tǒng)的精度可以達到厘米級，而且不會存在誤差積累的問題，只要流動站配備有高效的手持操作手簿，配置相應(yīng)的軟件，就能夠?qū)λこ虒崿F(xiàn)多種測繪而不會出現(xiàn)誤差。

結(jié)論：

綜上所述，水利工程測量中，應(yīng)用GPS技術(shù)實現(xiàn)了新的技術(shù)突破。GPS技術(shù)不僅彌補了傳統(tǒng)測量技術(shù)中所存在的缺陷，而且還提高了測量精度和測量效率。由于GPS技術(shù)為動態(tài)測量技術(shù)，可以全天候不間斷地跟蹤測量，并對觀測點動態(tài)定位，因此會提高水利工程測量工作質(zhì)量，對水利工程建設(shè)的不斷完善起到不可替代的作用。

參考文獻：

[1]任建江，李冬梅，嚴新軍.GPS測量技術(shù)在水利工程高精度變形監(jiān)測網(wǎng)中的應(yīng)用[J].水利水電技術(shù)，2011（02）：79-83.

[2]王俊艷.GPS 技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用研究[J].科技與生活，2011（91）：179-179.

[3]余學(xué)祥，徐紹銼，呂偉才.GPS 變形監(jiān)測信息的單歷元解方法研究[J].測繪學(xué)報，2012，31（02）：123-127.

[4]吳斌.GPS技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用體現(xiàn)[J].低碳世界，2015（03）：79-80.

[5]張華海，金繼讀. GPS 定位技術(shù)在地面形變測量中的應(yīng)用[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2010：124-131.