【摘要】本文介紹了水文系統(tǒng)利用GPS配合全站儀，對楊柳河的河道地形、河道斷面進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，現(xiàn)場成圖，使GPS技術(shù)在水文工程測量中得以成功的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】GPS；水文；工程測量

1、測區(qū)概況

測區(qū)位于鞍山市千山區(qū)與市區(qū)交界處楊柳河鞍山城橋河段，河道上建有公路橋和鐵路橋。河道斷面變化較大，地形起伏不平，河道內(nèi)亂采亂挖嚴(yán)重，人工采砂，垃圾臟土到處堆放。同時河堤內(nèi)樹林密集，有高壓線、通訊線路多條，河道內(nèi)有民房、院墻、廁所等民用建筑多處，造成測量不通視。屬于地形起伏大，測繪條件極困難地區(qū)。測區(qū)東部以東鞍山鐵礦電氣化鐵路為界，南部為鞍山城楊柳河大橋南100米，西部為中長鐵路橋以下500米，北部為河堤向外200米，測區(qū)面積1.30平方公里，按1：500地形圖測繪。

2、作業(yè)依據(jù)

本次測量執(zhí)行《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》、《全球定位系統(tǒng)GPS測量規(guī)范》GB/T18314-2001、《城市測量規(guī)范》CJJ-1999、《水利水電工程施工測量規(guī)范》等規(guī)范，測量成果平面、高程的控制精度，按水利部頒布的SL197-97《水利水電工程測量規(guī)范》（規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范）執(zhí)行。

3、工作過程

3.1測前準(zhǔn)備

為順利完成任務(wù)，我們采用全球定位系統(tǒng)GPS靜態(tài)配合動態(tài)RTK測量方法進(jìn)行平面坐標(biāo)的測量，用三等水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行控制點(diǎn)的高程測量。

本次測量共分8個組即GPSA組、GPSB組、GPSC組、全站儀1組、全站儀2組、水準(zhǔn)組、河底高程組、綜合后勤組。GPSA組的任務(wù)是完成靜態(tài)測量，并作為動態(tài)RTK測量時的參考站；GPSB組和GPSC組任務(wù)是完成靜態(tài)測量，并分別作為動態(tài)RTK測量時的流動站；全站儀1組和2組負(fù)責(zé)部分碎步測量工作；水準(zhǔn)組負(fù)責(zé)測區(qū)內(nèi)全部控制點(diǎn)樁頂高程測量；河底高程組負(fù)責(zé)水下河底高程測量；后勤組負(fù)責(zé)人員設(shè)備運(yùn)輸、全體人員食宿。整個測量制定并貫徹了安全生產(chǎn)責(zé)任制，生產(chǎn)過程中儀器設(shè)備的安全指定到人，儀器入庫養(yǎng)護(hù)責(zé)任到人。

3.2平面和高程控制測量

本次測量根據(jù)分別位于鞍山市啤酒廠、老虎山及鞍山城的三個已知高等級坐標(biāo)點(diǎn)，在測區(qū)內(nèi)用GPS進(jìn)行控制測量，其中K1、K2、K3、G2、G3、G4六個控制點(diǎn)平面坐標(biāo)采用GPS靜態(tài)測量。觀測網(wǎng)見靜態(tài)GPS觀測網(wǎng)示意圖。這種布網(wǎng)方式的特點(diǎn)是：觀測作業(yè)方式具有較好的圖形強(qiáng)度和較高的作業(yè)效率，其余各控制點(diǎn)平面坐標(biāo)采用GPS動態(tài)RTK測量。測區(qū)內(nèi)全部控制點(diǎn)高程均采用水準(zhǔn)高程，水準(zhǔn)高程按三等水準(zhǔn)要求進(jìn)行測量。

3、碎步測量

碎步測量分別采用兩組全站儀和兩組動態(tài)RTK進(jìn)行測量。為了保證此次地形測量精度，全站儀儀器站和GPS參考站的平面坐標(biāo)采用GPS坐標(biāo)，高程采用三等水準(zhǔn)高程。采集碎步點(diǎn)之前對測站和后視兩個控制點(diǎn)間進(jìn)行了距離和高程檢查，以確保控制點(diǎn)使用正確。測量碎步時嚴(yán)格按照地形圖測量規(guī)范，測區(qū)范圍內(nèi)按要求控制高程變化。遇到特殊地形如深溝、較大水坑等情況時，嚴(yán)格控制現(xiàn)場地形。河道堤防形狀進(jìn)行嚴(yán)格控制，地面高程變化大于0.2m進(jìn)行加密測點(diǎn)，并在備注欄注明各點(diǎn)位地物地貌情況，等高線采用0.5米進(jìn)行測繪。

4、精度評定

本次GPS測量靜態(tài)觀測網(wǎng)進(jìn)行平差計(jì)算后的精度指標(biāo)如下：重復(fù)基線較差一般為4mm，最小的1mm，較大的為9mm。同步環(huán)閉合差最大為15mm，一般為2～4mm，各邊邊長相對精度不低于1/10萬。以上各項(xiàng)均符合限差，因此采用靜態(tài)測量的6個平面控制點(diǎn)能達(dá)到E級標(biāo)準(zhǔn)。圖根點(diǎn)平面坐標(biāo)采用GPS動態(tài)RTK測量，RTK一般系統(tǒng)標(biāo)稱精度為1CM+2PPM，測量精度達(dá)到厘米級。為了保證此次RTK測量的平面精度，我們在整個過程中注意質(zhì)量控制檢驗(yàn)，采取兩種檢核方式，一是把已知的國家三角控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)與RTK測量的控制點(diǎn)坐標(biāo)相比較，結(jié)果差值均在1cm以內(nèi)。二是把全站儀所測的兩點(diǎn)距離與RTK測量距離相比較，結(jié)果最大誤差在2厘米之內(nèi)。所以RTK平面測量精度能夠滿足要求。

高程控制測量嚴(yán)格按照三等水準(zhǔn)測量各項(xiàng)指標(biāo)要求，三等水準(zhǔn)測量往返閉合差6mm，完全符合限差。

在做碎步高程測量時我們也用到GPS，GPS高程精度不是很可靠，但如果在測區(qū)內(nèi)與水準(zhǔn)高程結(jié)合能建立一個覆蓋測區(qū)的高程模型，其高程精度完全能夠滿足要求。為了保證此次GPS高程滿足精度要求，在測區(qū)范圍內(nèi)我們建立了大地水準(zhǔn)面模型。我們選擇了能夠覆蓋測區(qū)的10個高程控制點(diǎn)，用RTK測量的高程與這10個已知水準(zhǔn)三等高程進(jìn)行匹配，計(jì)算出參數(shù)，并求出測區(qū)的高程異常值。根據(jù)高程異?？梢缘玫皆摰貐^(qū)似大地水準(zhǔn)面模型，并建立了測區(qū)獨(dú)立高程系統(tǒng)。本次GPS高程測量采用了此高程系統(tǒng)。為了驗(yàn)證此系統(tǒng)的可靠性，碎步測量前對40個GPS測量點(diǎn)進(jìn)行了直接水準(zhǔn)測量，把GPS所測高程成果與直接水準(zhǔn)測量的高程成果進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果為水準(zhǔn)所測高程與GPS高程不符值小于3cm，因此本次GPS碎步高程測量精度完全滿足要求。

參考文獻(xiàn)

[1]彭宇炯.淺析控制水利工程施工成本的對策[J].內(nèi)蒙古水利，2006.

[2]徐紹銓等.GPS測量原理及應(yīng)用（3S叢書）.武漢測繪科技大學(xué)出版社，1998.

[3]袁光裕.水利工程施工（第四版）.中國水利水電出版社.

[4]陳俊勇，胡建國.GPS技術(shù)的新進(jìn)展，測繪工程，1996年第2期

作者簡介

郭富興（1979—），男，漢族，遼寧省鞍山市人，工程師，現(xiàn)主要從事水利工程測量、水文水資源研究工作。