張金超

（黃山市水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 安徽黃山 245000）

GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用要點(diǎn)探析

張金超

（黃山市水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 安徽黃山 245000）

隨著我國測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用。因此，對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行研究具有非常重要的意義。本文首先對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，重點(diǎn)對(duì)GPS技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析，最后分析了GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用前景，希望為今后水利工程的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

GPS技術(shù)；水利工程；測(cè)量技術(shù)；應(yīng)用要點(diǎn)

引言

水利工程是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施之一，在防洪、發(fā)電、灌溉等方面發(fā)揮著非常重要的作用。工程的項(xiàng)目建議、可研、設(shè)計(jì)、施工方案的制定等都必須建立在精確的勘察測(cè)量基礎(chǔ)上。因此，工程測(cè)量對(duì)后續(xù)工作的開展有著直接的影響，必須確保工程測(cè)量的精確性，時(shí)效性。否則會(huì)大大影響水利工程的進(jìn)度及質(zhì)量。以往水利工程建設(shè)大多采用的是傳統(tǒng)的測(cè)量方法，傳統(tǒng)的測(cè)量方法工作量大、效率慢，而且精確度相對(duì)較低，難以滿足當(dāng)前社會(huì)對(duì)水利工程的要求。隨著我國測(cè)量技術(shù)的不斷進(jìn)步，CPS技術(shù)已經(jīng)普及并在水利工程中得到廣泛的應(yīng)用。

1 關(guān)于GPS技術(shù)

GPS技術(shù)又叫全球定位系統(tǒng)，最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，最初是美國軍方用其進(jìn)行情報(bào)搜集的一種方法，后來其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。GPS技術(shù)由地面控制系統(tǒng)、空間部分和用戶設(shè)備三大部分組成。地面控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)衛(wèi)星傳回的信息進(jìn)行處理，又可將其分為主控制站、監(jiān)測(cè)站和天線等；空間部分是由24顆衛(wèi)星組成，可以對(duì)地球進(jìn)行全方位的觀測(cè)；用戶設(shè)備是利用GPS信號(hào)接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，即可獲取準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)。

2 GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

GPS系統(tǒng)的三大功能有：導(dǎo)航、測(cè)量和授時(shí)。具有非常多的優(yōu)勢(shì)，如加快測(cè)量速度，較高的定位精準(zhǔn)度，操作簡(jiǎn)便，適應(yīng)范圍廣，能夠提供三維坐標(biāo)，全天候作業(yè)，無地域限制。具體來說，GPS系統(tǒng)除了進(jìn)行高程、平面測(cè)量外，還能進(jìn)行測(cè)時(shí)測(cè)速，自動(dòng)化程度高，隨著我國GPS技術(shù)的不斷改進(jìn)，智能化操作將會(huì)迎來新的曙光，本文對(duì)以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行詳細(xì)闡述：

2.1 數(shù)據(jù)可靠、無誤差累計(jì)

在作業(yè)半徑和作業(yè)范圍一定的條件下，綜合考慮測(cè)量的精度要求及地形特點(diǎn)，進(jìn)行合理的控制布網(wǎng)及操作，GPS測(cè)量技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用，除了能夠快速的完成一般控制測(cè)量外，還能夠?qū)λ椴奎c(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行精確的測(cè)量，而且，在控制網(wǎng)合理的情況下，GPS測(cè)量技術(shù)的高程測(cè)量精度能夠達(dá)到厘米，因此就有精度高，數(shù)據(jù)可靠的優(yōu)點(diǎn)，甚至不存在誤差積累問題，極大的提高了水利工程測(cè)量的質(zhì)量。

2.2 測(cè)量速度快

GPS測(cè)量技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用，在測(cè)區(qū)高等級(jí)控制網(wǎng)已完成的情況下，通常利用當(dāng)?shù)匾呀?jīng)成熟的CORS站或利用基準(zhǔn)站配合流動(dòng)站的方法，使流動(dòng)站附于測(cè)量人員身上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量，通常只需幾秒的時(shí)間就能對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，提高了水利工程測(cè)量的效率。

2.3 降低工作強(qiáng)度

在GPS技術(shù)普及以前，進(jìn)行水利工程測(cè)量時(shí)，特別是在山區(qū)，由于受到地形、地物等環(huán)境因素的影響，要獲得準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行嚴(yán)格的控制測(cè)量，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，受地形條件、氣候條件、空氣能見度的限制較小，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程復(fù)雜區(qū)域和大面積的測(cè)量，使用于不同類型的水利工程測(cè)量，因此，GPS技術(shù)在數(shù)量工程中的應(yīng)用加大的降低了測(cè)量人員的工作強(qiáng)度。

2.4 節(jié)約測(cè)量成本

由于GPS技術(shù)具有精度高、速度快的特點(diǎn)，在野外即可實(shí)現(xiàn)將測(cè)量成果進(jìn)行可視化、數(shù)字化處理，并將其顯示在GIS電子地圖上，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)編輯。同時(shí)，進(jìn)行一次測(cè)量就能夠獲得多方面的資料信息，為水利工程的工程規(guī)劃、建設(shè)、防洪和管理等工作的開展提供重要的資料信息，大大的降低了水利工程的測(cè)量成本。

3 GPS新技術(shù)在水利工程測(cè)量中應(yīng)用要點(diǎn)

水利工程一般都建設(shè)在山區(qū)峽谷中，傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)很難滿足要求。為了能夠精確的掌握壩址和工程的總體布局，需要利用更先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)獲得很好的測(cè)量資料，GPS新技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用很好的解決了這一問題。GPSRTK的測(cè)量精度能夠達(dá)到1×10-6，具有很高的精確。本文對(duì)GPSRTK新技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析。

3.1 加密控制點(diǎn)

水利工程測(cè)量，不但施工條件復(fù)雜，而且精度要求非常高，因此需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力。然而將GPSRTK技術(shù)應(yīng)用在水利工程中，輔助加密控制點(diǎn)測(cè)量，配合使用全站儀，在15km2范圍內(nèi)布置3～5個(gè)測(cè)量控制點(diǎn)就能夠?qū)崿F(xiàn)基礎(chǔ)控制點(diǎn)的布置。利用控制點(diǎn)進(jìn)行GPSRTK的校準(zhǔn)，然后采用1+2的模式進(jìn)行水利工程測(cè)量，2個(gè)走點(diǎn)人員每天可以完成不少于40個(gè)加密控制點(diǎn)的測(cè)量。而且可以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)別的測(cè)量精度。采用GPSRTK技術(shù)對(duì)水利工程加密控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量的過程中，不需要對(duì)之前的控制點(diǎn)進(jìn)行對(duì)望就能夠?qū)崿F(xiàn)初期的校準(zhǔn)。

3.2 水下地形測(cè)量

水下地形測(cè)量是水利工程中最難的一個(gè)工序。精準(zhǔn)的水下地形測(cè)量在水利工程建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)水下地形測(cè)量通過利用全站儀、六分儀和三桿分度儀，但由于水下地形非常復(fù)雜，測(cè)量條件比較惡劣，測(cè)量范圍有限，因而測(cè)量精度較低。GPSRTK技術(shù)在水利工程中水下地下測(cè)量中的廣泛應(yīng)用，能夠達(dá)到理想的測(cè)量效果。GPSRTK水下地形測(cè)量技術(shù)主要是通過GPS、測(cè)深儀和筆記本電腦連接在一起，利用導(dǎo)航軟件進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，并引導(dǎo)測(cè)量船在指定的水面上航行，GPS和測(cè)深儀將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給電腦，利用專業(yè)軟件對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將相應(yīng)水下地形圖繪制出來。通過大量工程實(shí)踐表現(xiàn)，GPSRTK水下地形測(cè)量技術(shù)大大的提高了測(cè)量工作的效率，提高了水利工程測(cè)量精度，并且數(shù)字水下地形圖的繪制為地理信息系統(tǒng)的建立創(chuàng)造了有利的條件。

3.3 施工放樣

施工放樣測(cè)量是GPSRTK水利工程測(cè)量技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)。GPS穩(wěn)站建立后，可以快速的對(duì)于整個(gè)水利工程范圍內(nèi)進(jìn)行高密度的放樣測(cè)量，這是因?yàn)镽TK每2s就能夠精確定位一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，因此，水利工程施工放樣測(cè)量速度不取決于儀器而是取決于走點(diǎn)人員的走動(dòng)速度。然而走點(diǎn)人員可以利用沙灘車或山地自行車等輔助工具，提高對(duì)整個(gè)測(cè)量區(qū)域的走點(diǎn)放樣速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水利工程高速放樣測(cè)量。甚至在采用1+2測(cè)量模式使可以同時(shí)配置4個(gè)人員，可以大大縮短測(cè)量時(shí)間，進(jìn)而對(duì)整個(gè)水利工程完成放樣測(cè)量工作，對(duì)水利工程的建設(shè)和管理具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

3.4 數(shù)字化地形圖測(cè)量

在水利工程開始前，需要對(duì)周邊一定范圍內(nèi)的地形進(jìn)行控制，這種控制對(duì)于水利工程的蓄水面積和村莊及其他設(shè)施的搬遷規(guī)劃具有非常重要的意義。水庫蓄水位置一般設(shè)置在山區(qū)，其地形比較復(fù)雜，則地形控制點(diǎn)比較密。用全站儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于視野的局限性需要頻繁移站，有時(shí)對(duì)一個(gè)水庫的地形控制點(diǎn)測(cè)量需要幾個(gè)月的時(shí)間，消耗大量的人力、物力和財(cái)力。當(dāng)GPS加密控制點(diǎn)測(cè)量技術(shù)用于水利工程后，只需要在測(cè)量區(qū)域內(nèi)設(shè)置幾個(gè)控制點(diǎn)，然后采用GPSRTK，在短短幾周內(nèi)就可完成對(duì)整個(gè)測(cè)量區(qū)域進(jìn)行數(shù)字化地形圖測(cè)量。

3.5 地物GIS數(shù)據(jù)采集

在水利施工過程中，需要對(duì)一些地物進(jìn)行GIS數(shù)據(jù)采集，比如文物的保護(hù)，新建或改建的信號(hào)塔及其他公共基礎(chǔ)設(shè)施。在進(jìn)行這些地物數(shù)據(jù)采集時(shí)，由于測(cè)量點(diǎn)數(shù)少，如果單獨(dú)使用全站儀利用附近的控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，達(dá)不到理想的控制效率。而當(dāng)采用GPS進(jìn)行穩(wěn)站測(cè)量時(shí)，可以很容易的對(duì)這些地物點(diǎn)進(jìn)行精確控制。

4 GPSRTK在水利工程中應(yīng)用中應(yīng)注意的事項(xiàng)

GPSRTK測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量和諸多因素相關(guān)，提高GPSRTK在水利工程測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量是關(guān)鍵。因此，為了避免GPSRTK在水利工程測(cè)量中出現(xiàn)錯(cuò)誤，進(jìn)而提高測(cè)量精度，必須進(jìn)行GPSRTK進(jìn)行測(cè)量質(zhì)量控制。

4.1 進(jìn)行點(diǎn)校正

利用已知點(diǎn)對(duì)所測(cè)區(qū)域點(diǎn)的正確性進(jìn)行校核，利用實(shí)測(cè)已知點(diǎn)對(duì)GPSRTK測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校核。每次初始化結(jié)束后，先對(duì)附近測(cè)過1～2個(gè)RTK點(diǎn)或?qū)Ω呔瓤刂泣c(diǎn)進(jìn)行重測(cè)，對(duì)比兩次測(cè)量的數(shù)據(jù)，確認(rèn)誤差在允許范圍內(nèi)，才可以重新進(jìn)行GPSRTK測(cè)量。

4.2 電臺(tái)頻率控制

電臺(tái)是GPSRTK水利工程測(cè)量過程中關(guān)鍵設(shè)備，電臺(tái)的頻率在保證水利工程測(cè)量精度上起著關(guān)鍵性的作用。電臺(tái)頻率應(yīng)根據(jù)地形的不同或不同干擾源的條件下合理采用，保證測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸過程中的質(zhì)量。

GPS測(cè)量技術(shù)在水利工程中廣泛應(yīng)用，GPSRTK是在GPS基礎(chǔ)上進(jìn)行的技術(shù)改進(jìn)，擁有更加先進(jìn)的測(cè)量模式。GPSRTK測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在水利工程時(shí)完全不會(huì)受外界客觀因素的影響，比如：天氣、交通、自然災(zāi)害等，利用GPSRTK測(cè)量技術(shù)在提高測(cè)量精度的同時(shí)大大的降低了測(cè)量成本。

GPSRTK在水利工程中的應(yīng)用具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是，必須注意儀器的選擇，選擇帶有抑徑板天線的接收機(jī)，測(cè)站點(diǎn)的選擇應(yīng)該滿足GPS測(cè)量規(guī)范要求，充分發(fā)揮其長處，做好水利工程的測(cè)量工作。

5 結(jié)語

綜上所述，GPSRTK測(cè)量技術(shù)能夠有效提高水利工程測(cè)量的精度和效率。但在進(jìn)行相關(guān)水利工程測(cè)量時(shí)，要注意GPSRTK技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范性。通過規(guī)范GPSRTK操作程序，降低因素對(duì)GPSRTK測(cè)量的干擾，最大程度的提高GPSRTK在水利工程測(cè)量的精準(zhǔn)度，保證水利工程測(cè)量工作順利完成。

[1]李安康.GPSRTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用探析[J].黑龍江水利科技，2014（6）.

[2]劉耀泉.探析GPS在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].河南水利與南水北調(diào)，2015（4）.

[3]盧浩麗.GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用探析[J].建材與裝飾，2014（45）.

[4]劉和平，薛雙良.GPS測(cè)量技術(shù)在水利水電工程測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究，2015（3）.

[5]趙文凱，劉登輝.GPS測(cè)量在水利水電工程測(cè)量中的應(yīng)用探析[J].城市建設(shè)理論研究，2015（16）.

TV221

A

1004-7344（2016）03-0090-02

2016-1-12

張金超（1974-），男，工程師，大學(xué)本科，從事工程測(cè)量工作。