高 峰 戴 夢

(1.廣州南方測繪科技股份有限公司南昌分公司 江西 南昌 330013；2.江西水利職業(yè)學(xué)院 江西 南昌 330013)

GPS定位技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用探討研究

高 峰1戴 夢2

(1.廣州南方測繪科技股份有限公司南昌分公司 江西 南昌 330013；2.江西水利職業(yè)學(xué)院 江西 南昌 330013)

近幾年來，伴隨科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和進步，GPS定位技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用變得十分廣泛和普遍，特別是對于水利工程而言，帶來了一場更加重大的變革，在此行業(yè)和領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分明朗。本文通過詳細介紹GPS技術(shù)的應(yīng)用原理和特點優(yōu)勢，并簡明扼要的概括了GPS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹有關(guān)GPS定位技術(shù)應(yīng)用于水利工程測量工作的應(yīng)用方法，進而提高測量工作的整體效率和質(zhì)量。

GPS定位技術(shù)；水利工程測量工作；應(yīng)用方法

伴隨科學(xué)技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展越加成熟和完善，先進的測量技術(shù)、設(shè)備以及生產(chǎn)力不斷融入到人們的實際生活和工作之中。GPS技術(shù)主要是以衛(wèi)星作為一種基礎(chǔ)無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的定位技術(shù)，其具有全天候、實時性以及連續(xù)性等優(yōu)點，充分實現(xiàn)了準(zhǔn)確的定位功能和三維導(dǎo)向功能，同時，在實際應(yīng)用的過程中，還能夠避免受到其他信號的干擾，達到十分理想的保密性，在水利工程測量工作的過程中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用和推廣。

一、 GPS的應(yīng)用原理和優(yōu)勢

(一)基本構(gòu)成和應(yīng)用原理。GPS主要指的是利用導(dǎo)航和定位系統(tǒng)達到準(zhǔn)確定位的目的，主要是由衛(wèi)星組成、監(jiān)測系統(tǒng)以及GPS接收機所構(gòu)成。利用GPS定位技術(shù)需要具備上述三個部分，缺一不可，GPS定位原理是將正在高速運動的衛(wèi)星設(shè)備所處位置作為初始數(shù)據(jù)，并利用空間距離交叉的方法得到準(zhǔn)確的測量位置。

(二) 優(yōu)勢和特點。①首先，在應(yīng)用GPS技術(shù)的過程中，能夠提供連續(xù)性而又實時性的定位信息，得到三維位置、精密定位的數(shù)據(jù)指標(biāo)，并不受天氣條件和氣候環(huán)境的影響。在應(yīng)用GPS時，只要滿足基本測量條件，便能夠在10km的半徑范圍內(nèi)，得到十分精準(zhǔn)的測量坐標(biāo)。而普通的測量則存在不同程度的誤差，隨著誤差的積累逐漸增加，對于測量工作而言容易出現(xiàn)巨大失誤，特別是對于河道大斷面的測量工作更為顯著；②其次，降低勞動力。GPS技術(shù)在應(yīng)用過程中，要求兩點之間滿足光學(xué)原理，僅僅要求電磁波通視而已，因此，與以往的測量技術(shù)相比較而言，受到氣候、能見度以及同視條件的影響相對較小，所以，在應(yīng)用GPS技術(shù)時只要滿足基本測量條件，便能夠十分輕松的得到高精度的測量數(shù)據(jù)，在一定程度上減輕了測量工作量。全天候的連續(xù)性工作以及衛(wèi)星數(shù)量較多，并平均分布在各個空間，不僅能夠確保任何時間和地點的連續(xù)性測量，同時，還能夠避免受到環(huán)境和天氣條件的影響程度。而以往傳統(tǒng)的測量技術(shù)，受到地物以及地形的影響程度相對較大，導(dǎo)致最終的測量結(jié)果也相對較大；③測量迅速。在進行GPS測量的過程中，首先，將測量設(shè)備架設(shè)在四等水準(zhǔn)的精度位置上，每一測點在進行定位測量時僅需幾秒鐘，當(dāng)衛(wèi)星信號并不清楚時，獲取測量信息也僅僅需要幾分鐘而言，測量速度十分迅速，此時，每天能夠測量大概1.5個河道斷面，在一定程度上提高了測量效率，大約可達70%左右；③適應(yīng)能力強。GPS技術(shù)對于測量不不對稱、不規(guī)則的地域面積時，通過采取航跡測量的方法進行面積測量，并沿著線畫出一條明顯的軌跡，進而能夠計算出軌道周圍的區(qū)域面積，在一定程度上滿足了水利工程測量工作的是實際需求。

二、 GPS發(fā)展現(xiàn)狀

GPS定位技術(shù)主要是通過均勻分布的衛(wèi)星得到精確定位的一種方式，并且能夠達到全天候、連續(xù)性的測量效果，定位系統(tǒng)的應(yīng)用還具有操作便捷、測量迅速等優(yōu)勢。若需要長時間測量一個測量點位置的數(shù)據(jù)信息，可以將所觀測的信息通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳送到數(shù)據(jù)處理平臺。除此之外，為了能夠使得GPS技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域之中，可以將GPS朝向以下方面發(fā)展：①導(dǎo)航系統(tǒng)的多系統(tǒng)共同應(yīng)用，不僅能夠擴大應(yīng)用范圍，同時，還能夠提高實際可用性；②應(yīng)用多元組合導(dǎo)航系統(tǒng)，利用GPS和移動信息平臺等技術(shù)相互結(jié)合的方式，如：將GPS應(yīng)用到蜂窩電話、PDA、手表以及PC等電子設(shè)備等，進而從根本上促進了電子信息技術(shù)的未來發(fā)展。由于GPS技術(shù)朝著自動化、智能化的發(fā)展方向，并且，測量設(shè)備的重量逐漸減輕、利于便捷等優(yōu)勢，在一定程度上為未來的測量工作帶來極大的便利。

三、 GPS技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

(一) 高程測量。在高程測量的過程中應(yīng)用GPS技術(shù)，主要是通過對于測量點進行三維定位，當(dāng)工作衛(wèi)星發(fā)出電波信號并進行解讀后，將會直接解析出經(jīng)過測量的高程差異以及正常高度，并且能夠達到一個準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)值。首先，需要測量定點地區(qū)內(nèi)的大地高e，隨后利用水準(zhǔn)測量的方法將正常高d測量出來，再利用公式q=e-d計算出高程差異。這一操作完成后，利用GPS高程測量方法測量區(qū)域內(nèi)的正常高，得到公共點的高程差異后，再利用數(shù)據(jù)擬合方法將其他測量點的正常高求出。

(二) 渠道管線測量。渠道管線是水利工程測量工作的另一重要構(gòu)成部分，其具有放射分散的分布特點，渠道管線的測量工作在實際操作的過程中，需要消耗大量的人力、物力和財力，而以往的測量方法主要是利用半站儀或者全站儀等設(shè)備，進行渠道管線縱斷面的測量，此時，測量區(qū)域的氣候變化以及地形和地貌特點將會影響測量數(shù)據(jù)的結(jié)果，同時，也是以往測量方法出現(xiàn)測量失誤以及工作效率低的主要原因。近幾年來，伴隨GPS技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，GPS定位技術(shù)在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用更加廣泛和全面，在渠道管線的測量過程中同樣具有重要的作用。在渠道管線的測量工作之中利用GPS技術(shù)，能夠充分實現(xiàn)全天候的測量需求，并不會受到測量區(qū)域的地形地貌和氣候環(huán)境的影響，同時，還能夠提高測量工作的整體效率。與此同時，GPS定位技術(shù)的應(yīng)用，還能夠彌補了以往管線測量工作中受到的條件限制，使得測量工作并不受到環(huán)境的束縛。在應(yīng)用GPS技術(shù)的過程中，只要已知轉(zhuǎn)角以及設(shè)計高程等相關(guān)數(shù)據(jù)，便能夠直接而又準(zhǔn)確的判斷觀測點位置。與傳統(tǒng)測量方法相比較而言，應(yīng)用GPS定位技術(shù)進行數(shù)據(jù)測量，不僅能夠減少工作量，同時，還能夠合理分配有效資源，極大程度提高了測量工作的整體效率和質(zhì)量。

(三) 變形觀測。在水利工程的測量過程中，需要加強對于水庫大壩、地基、堤壩外圍以及傾斜等變形區(qū)域的測量。由于被測量建筑外圍相對較大，環(huán)境和地形地貌條件比較危險，因此，對于測量技術(shù)提出了更高的要求。以往的測量方法在實際應(yīng)過程工程中，主要是依靠水準(zhǔn)的測量方法進行沉降地基的數(shù)據(jù)測量，對于傾斜或者水平位移的地形則需要利用三角的測量方法。利用GPS定位技術(shù)測量時，能夠測量位于遠距離的大壩位置選擇不同的基準(zhǔn)點，同時，還可以在已經(jīng)變形的區(qū)域選擇不同的觀測點，將自動而又連續(xù)的測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⑻幚砥脚_，通過計算后得到測量數(shù)據(jù)的相關(guān)信息。而在水下地形測量過程中，以往的測量方法將會受到地域的限制導(dǎo)致測量困難。通過利用GPS定位技術(shù)的方法，能夠有效解決這一問題，在測量水下地形的過程中，通過放置兩個GPS接收機，能夠?qū)y量出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有關(guān)參數(shù)，隨后進行水下定位測量，將收集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為水下深度數(shù)據(jù)，再利用相應(yīng)的電子軟件繪制水下地形圖。

四、結(jié)語：

因此可見，將GPS技術(shù)應(yīng)用到水利工程的測量工作之中，其全天候、高精度以及連續(xù)性等優(yōu)勢，能夠在實際應(yīng)用的過程中，提高了工作效率和測量精確度，同時，還能夠節(jié)約了測量工作的人力和物力資源。

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