GPS测量在水利水电工程测量中的应用探析

GPS测量在水利水电工程测量中的应用探析

杨凡

石河子国土资源规划勘测设计院832000

摘要：水利水电工程在当前社会发挥着重要作用，为保证工程质量，必须提高测量水平。传统的测量方法弊端越来越明显，难以适应新形势要求,GPS测量技术则凭借诸多优势在应用中受到广泛重视。文章先对GPS及其优势做了简单介绍,并从控制网、高程测量、变形监测和数据分析几方面对其应用做了探究。然后结合实际案例，主要分析了GPS高程测量的应用。

关键词：GPS技术水利水电工程测量高程系统

水利水电工程能为人类造福，具有较高的经济效益和社会效益。在工程施工前，需要通过精确的测量，然后才能进行工程选址、方案设计、工艺选择对比等工作。施工过程中也要对水工建筑物进行放样测量,确保工程不存在质量缺陷。若测量结果出现差错或较大误差，必将会降低施工方案的可行性，在后续施工时极易出现返工，造成施工浪费,影响工程进度,所以务必要保证高精度测量。随着近年来GPS测量技术的发展成熟，其技术应用特点在水利水电测量过程中发挥着重要的作用。

一、关于GPS技术

GPS技术最早出现于上世纪60年代，又叫全球定位系统，最初是美国军方用来搜集情报的一种手段，后来逐渐扩展至其他领域。系统由空间部分、地面控制系统和用户设备3部分组成，空间部分主要是24颗卫星，可以全方位地在地球上观测；地面控制系统负责接收处理从卫星传回来的信息，又可分为主控制站、监测站和天线等；用户设备则是利用GPS信号接收机跟踪卫星，经过一系列分析处理后，可获取所在位置的三维坐标。导航、测量和授时是GPS系统的3大功能。其特点突出，有很多优势，如缩短了观测时间，定位精准度较高，工艺简便容易操作，功能多、适应范围广，能够提供三维坐标，可以全天候作业，测站与测站之间无需通视，在一定程度上打破了地域限制。具体而言，除了测量高程、面积，GPS系统还能测时测速；自动化程度高，随着技术改进，逐步向智能化迈进。操作更加简单，测量也更精确。

二、GPS技术及其优势分析

GPS即全球卫星定位系统，借助GPS定位卫星，可实现全球范围内的定位和导航。关于GPS系统的构成，主要有以下3部分：①空间部分。在距离地面2000km的高空均匀分布有24颗卫星，分布在6个轨道平面，可实时全天候对地观测到地球任何地方。不过受大气摩擦影响，导航精度会有所转变；②地面控制系统。又可分为地面监测中心、地面主控制站和地面天线，职责是接受卫星发出的信号信息；③用户设备，主要是指GPS信号接收机，可跟踪卫星并获取卫星信号，然后测量出二者距离、卫星轨道等参数，经内部微处理计算机分析处理后，便可得到用户的三维坐标。

GPS技术适应性强，应用范围广泛，与普通测量技术相比，具有诸多优势。首先实现了高度自动化，操作方便，测量时只需要做一些简单的工作，如合理放置仪器、连接电缆线、按要求操作手簿等，系统就会自动跟踪观测；其次可保证24h连续不断地提供导航定位服务；观测时间短但精确度很高。

三、GPS技术概述及其在水利水电工程测量中发展现状

越来越多的新技术和新方法被发现并运用到水利水电工程测量工作中。GPS技术也就是在不断的发展中出现的。GPS技术在水利水电工程测量中，以其高效率，低成本，高精度，不需要通视等特点受到人们的欢迎，在水利水电工程测量中得到不断的应用。

随着我国社会经济的不断发展，我国水利水电工程测量工作面临着越来越多的机遇以及挑战，因为GPS技术具有突出的优点，因而GPS测量技术在水利水电工程测量中得到了越来越多的应用。GPS技术在水利水电工程中的初级应用是：1）用GPS静态或者快速静态方法建立沿线总体控制测量。2）在水利水电工程施工阶段为闸门、渠道、堤坝建立施工控制。而更高一级的应用是在水利水电工程测量中采用RTK技术，即所谓的实时动态定位技术。它将在水利水电工程测量中具有更加广阔的应用前景。

四、GPS测量技术在水利水电工程测量中的应用

1.控制网设计

控制网设计是水利水电工程建设的重要内容，控制网具有三角形、环形网以及星形网3种常见的基本图形，其中三角形的优点在于稳定性较好，自检能力较强，同时精度分布的也比较均匀，在测量过程中，可以及时的发现问题，解决问题，保证测量的准确性，缺点是观测时间时间过长，工作量大；环形网在结构强度上不如三角形网，其结构主要是带有多条独立观测边的闭合环，安全性能良好，测量时工作量相对较小，自检能力也很强，不足之处在于相邻点间的基线精确度在分布上很不均匀；星形网的结构简单，操作快捷，除了两台或三台观测仪器，无需其他设备，但由于观测边与观测边形不成任何闭合图形，所以测量精度和自检能力都低于前两者。

高程测量在水利水电工程中是一项很重要的工作，高程控制决定了规划阶段水位线的推算和工程量的计算，直接影响工程的造价预算和工程安全性问题。由于水利水电工程在河谷切割较深处、山高坡陡处分布较多，自然环境恶劣，增加了高程测量难度，目前在测量高程时，光电测距三角形高程测量法应用较多，工作量大、测量时间长，若在水利水电工程中应用GPS技术，建立控制网，因为其平面精度较高，测量相当于四等几何水准，测量精度必将有所提升。

结束语

GPS技术具有高精度、观测时间短、全天候作业、自动化程度高等诸多优势，应用于水利水电工程测量，可有效提高测量效率，进而为工程质量提供必要的保障。随着测量难度加大，GPS技术也在不断改进。现如今北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，缩写为BDS，与美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO并称全球四大卫星导航系统。随着定位系统的技术发展，在商业领域和民用上的开发空间进一步扩大，也给水利水电工程测量的发展带来了新的契机。

参考文献

【1】李安康GPSRTK技术在水利工程测量中的应用探析黑龙江水利科技2015.9

【2】杜小芬浅谈GPS技术水利工程测量中的应用中国科技博览2016.1

【3】葛俊勇GPS在水利水电工程测量中的应用及其前景展望黑龙江水利科技2014.12