GPS技術在水利工程測量中的應用分析

姚俊

摘 要：中國國民經濟的快速發展，對基礎設施建設給予了高度重視。水利工程作為重要的基礎工程項目，隨著項目數量的增多，工程質量成為需要重點把握的問題，做好前期測量工作是關鍵環節。GPS技術被廣泛地應用于水利工程測量中，以較高的自動化程度實現了全天候工作，且實現了高精度測量，不僅降低了測量成本，而且還對傳統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技術在水利工程測量中的應用。

關鍵詞：水利工程；GPS技術；測量；應用

水利工程建設關乎到國計民生，要確保工程建設項目安全而順利地展開，就要重視工程測量。GPS技術是全球衛星定位系統，應用于水利工程測量中，根據工程測量需要對軟件測量技術和硬件測量技術不斷地研發，由此而降低了工程成本，提高了測量工作效率。

一、GPS技術在水利工程測量中的應用現狀

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

二、運用GPS技術進行水利工程測量中需要注意的問題

（一）運用GPS技術進行水利工程測量的程序

水利工程測量中，運用GPS技術需要經過4個步驟，即GPS測量儀器的選擇、靜態測量方法、快速靜態測量方法和動態測量方法。

GPS技術應用中，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，還要根據檢測要求選擇高質量的檢測機，以確保數據信息能夠得到有效處理，獲得正確的結果。

靜態測量法是通過布網將所有的測量點都建立連接，形成環狀，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，以能夠獲得準確的檢測數據。

與靜態測量法有所不同，快速靜態測量法要在實現設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星跟蹤工作。所有通過衛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，得出所需要的結果[3]。

（二）影響GPS技術準確測量的因素

在水利工程測量中，雖然GPS技術具有一定的優勢，但是，由于通過衛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 接收機通過接受衛星信號傳輸導航信息，信息傳輸的速度會受到天空能見度的影響。如果天空的能見度低，導航信號在傳輸的過程中，就需要延時判斷，由此而影響傳輸效率。當導航信號在傳輸的過程中遇到障礙物，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據的精確性。（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量，特別會對信號傳輸的路徑以改變，以至改變信號傳輸速度。

三、水利水電工程測量中對GPS技術的應用

（一）水利水電工程建設中不規則區域的測量

水利水電工程建設區域以不規則區域居多，為了獲得精準的測量結果，可以應用GPS 技術，而不需要多級布網就可以完成。GPS 技術是以跟蹤的方式進行動態測量，可以將信號接收機放置在待測量不規則區域的一個基準點上，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域范圍，由此而計算出所在區域的面積。

（二）水利水電工程建設中灌區地形圖的測繪

水利水電工程建設中，對灌區地形圖的測繪，可以采用布網的方式，即將測量控制網建立起來，對所測量位置的平面坐標確定下來，獲得測量結果。對測繪水利水電工程的灌區地形圖，應用這種測量方式，測量精度跟高，且避免數據轉換的問題存在。由于測量過程中不會缺乏中立數據，運用GPS高程擬合法就能夠獲得測量結果。GPS高程擬合法用于灌區地形圖的測繪，是采用灌區布網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技術進行大地高程測量[5]。應用數學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，即可構造出大地布網。將待求點插入到高程異常值，就可以獲得待求點的坐標，由此而實現正常高數據轉換。

（三）水利水電工程建設中動態與靜態的測量

RTK技術是實時動態技術，作為GPS測量技術發展中的新階段，已經得到了廣泛的應用。在水利水電工程建設中采用RTK技術，可以提高GPS測量的工作效率。從RTK系統的構成上來看，包括三個部分，即基準站、流動站、數據鏈，可以實現實時測量。水利水電工程所在施工場地如果為一般地形，采用RTK系統就可以一次性將5公里半徑內測量完畢。操作也非?？旖?，只需要1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系統可以勝任測繪外業，且能夠保證作業精度。通常情況下，RTK系統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，配置相應的軟件，就能夠對水利工程實現多種測繪而不會出現誤差。

結論：

綜上所述，水利工程測量中，應用GPS技術實現了新的技術突破。GPS技術不僅彌補了傳統測量技術中所存在的缺陷，而且還提高了測量精度和測量效率。由于GPS技術為動態測量技術，可以全天候不間斷地跟蹤測量，并對觀測點動態定位，因此會提高水利工程測量工作質量，對水利工程建設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測量技術在水利工程高精度變形監測網中的應用[J].水利水電技術，2011（02）：79-83.

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

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

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

[5]張華海，金繼讀. GPS 定位技術在地面形變測量中的應用[M].徐州：中國礦業大學出版社，2010：124-131.