GPS在水利工程測量中的應用

【摘 要】水利工程對于我國來說，是我國重要的經濟命脈，水利工程的建設可以使得我國的經濟建設速度更加迅猛，因此對于水利工程的建設是必要且重要的。隨著時代的發展，水利工程中測量技術也在不斷地進行更新換代，GPS技術就是新型的水利工程測量技術。

【關鍵詞】GPS；水利工程；測量

0.前言

隨著科學技術的發展，許多行業中的傳統技術也已經漸漸地被新興技術所取代。在水利工程測量技術中，GPS的普及使用使得目前的水利工程測量具有高效率、低成本、高精度以及工作強度小等優點，因此GPS在水利工程測量中的應用值得我們進行推廣。

1.淺談GPS的相關內容

1.1淺談GPS的組成

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統）的簡稱。其主要的組成部分有三部分，分別為位于大氣層外的空間衛星群、位于地面的監控系統以及連接兩者的信號接收裝置。

1.2淺談GPS的基本原理

GPS的布置中，是由24顆衛星的衛星群所組成的，GPS需要24顆衛星只是最基本的數目。這個數目可以保證全球每個地方任何時刻至少能看見4顆衛星，這24顆衛星分布在6個軌道面，因此每個軌道的平面夾角為60°，每個軌道面有4顆衛星。GPS系統的接收機都是采用無源定位方式。通過地面的控制部分，諸如主控站、地面天線、監測站及通訊輔助系統可以對于衛星的位置以及工作狀況進行實時的監控以及相關指令的發出，同時也可以根據實際情況更改衛星的相關參數，在實際應用中普通用戶也都可以利用GPS信號接收機接收到信號后，利用數據處理軟件信號進行處理以達到導航定位及其他功能。在民用的GPS應用的精度就可達10米范圍內，由此可見一旦GPS系統利用在大型國有企業、軍方以及相關科學院等方面的精確度會大大地提升，對于地形地勢的觀察十分的直觀、清晰。

1.3淺談GPS系統的主要特點

GPS系統的出現使得全球的信息化水平大大地提升，也大力地推動了數字經濟的發展。GPS系統主要有以下幾個主要的特點：首先由于是利用衛星群進行的定位，而衛星群則是可以在全球全天的任意時刻進行定位服務的工作；在定位的精度上，采用差分定位可以使得測量的精確度達到驚人的mm級別，即使是目前水利工程測量方面常用的GPSRTK技術也可以保證在動態的情況下使得測量的定位精確度達到cm級別，這樣已經可以很好的滿足測量時的要求了。再其次隨著GPS系統的更新升級、軟件的不斷更新，可以使得GPS測量趨向于自動化水平發展，數據的采集以及整理僅需要系統即可自動的完成，極大地解放了人力，減輕了測量工作者的工作強度，并且GPS系統完善的同時，也使得GPS系統在觀測時間上的用時極少，如此一來則可以極為有效地將測量作業的效率有效地提高。還由于GPS系統為衛星在上空進行，所以在測量的時候僅僅需要所測量的地方上方足夠開闊即可，測量站之間則不需要互相通視，如此一來減少了相關覘標的建設，即優化了測量工作者的工作任務以及測量項目的經費，在對于測量點的選取上也避免了覘標建設的限制，選點工作變得足夠靈活。[1]

2.淺談GPS在水利工程測量中的應用方面

GPS技術在水利工程的測量方面主要體現在三個方面，即平面測量、高程測量以及變形測量上。對于GPS在平面測量上的應用來說，GPS使用動態以及靜態結合的定位實現平面控制的測量，打破了傳統使用導線的測量方式，在效率上由于使用相關的軟件對于所得的信號處理足夠迅速，對于平面測量的坐標位置可以清晰、快速、準確的獲??；而在水利工程中進行區域性的高程測量時，采用與上述同樣的方法，利用相關的內置軟件也可以進行相關信息清晰、快速、準確的獲??；而對于變形測量來說，這主要利用了GPS全天候、實時的測量，所測量的數據實時進行更新，一旦發現異常即可進行相關的記錄。因此GPS技術在水利工程建筑物的變形觀測上具有很強的優勢，自從技術在水利工程測量項目的應用伊始，即得到了快速的普及。特別是對于一些變形體上觀測點距離變形區外穩定基準點較遠，或者變形體上觀測點不方便設置傳統觀測儀器時，利用GPS技術可以很容易實現對變形的觀測，甚至可以校核變形觀測基準點的穩定性。[2]

3.淺談GPS在水利工程測量中具體操作

3.1淺談水利工程測量選點的相關內容

上文中簡要的敘述了GPS技術的應用可以使得測量的選點工作變得靈活，但是在具體的操作上關于選點也有著許多的要求以及注意事項值得我們注意。對于要測量地區的地理情況的采集是必須的，此外對于原有測量控制點分布及標架、標型、標石完好狀況，決定其適宜的點位外，還應該注意所選取的點位要在能夠容易安裝接收設備且事業開闊的制高點上；由于GPS技術是靠信號進行衛星以及地面設備的連接，所以為了避免GPS信號被干擾或者是被遮擋的情況，所選取的點位周圍一定范圍內不能有大功率無線電的發射源、高壓輸電線、障礙物或者不利于信號傳送與接收的物品；所選取的點位為了便于點的保存以及利于其他觀測手段的擴展與聯測則需要點位所在的地面基礎是足夠穩定、交通也要足夠的方便。

3.2淺談GPS技術在水利工程測量的觀測工作

正是由于GPS技術為數字化時代的新興產物，因此關于GPS進行水利工程的測量技術與傳統的技術上具有明顯的差異。在觀測工作中點位選取之后，接下來主要就該注意天線安裝的相關事宜。天線在架設的時候需要格外注意在三腳架的安裝位置，避免與標志中心的上方出現位置的偏差，天線的定向標志線按照標準也應該指向正北，不過在具體的操作中由于地磁偏角的影響往往在此步驟中會導致問題的發生，導致相位中心的偏差，對最終的測量結果有著一定的影響作用；在進行水利工程測量的時候，需要選擇良好的天氣進行，但有時候由于任務的急迫性需要在短時間內就要完成水利工程的測量任務，而一旦所測量的時候天氣狀況不夠良好，如出現刮風、雷雨天氣的時候，就需要對天線進行固定以及防雷擊天線的安裝工作；對于測量任務來說，每次測量往往都會有一些不可改變的隨機變量的影響，所以任何測量任務都不能是以一次的測量結果為準，往往需要不少于三次的測量，并且取三次測量的平均值作為參考。但是由于GPS技術具有較高的準確度，即使出現偏差也不應該超過一定的數值，不然則需要進行設備的調整工作，確保每次的偏差能夠在一定的數值之內，按照設備的要求這個數值應為幾毫米到幾厘米之間。[3]

4.結語

GPS技術在我們的生活中也很常見，比如汽車中應用的全球導航系統，可以幫助不識路的司機快速地尋找到想去的目的地。而且GPS的應用范圍也愈發變得廣泛，在水利工程的測量中，為傳統的測量技術帶來了全新的變革，同時GPS技術的應用在水利工程測量中的作用也越來越重要?？梢源_定的是，GPS技術未來測量的應用前景會更加廣闊。GPS技術未來還有發展的潛力，目前的技術還遠未達到成熟的地步，因此在實際使用中難免會出現一些小問題，這就需要廣大的測量人員在實踐中去總結、改進。

【參考文獻】

[1]李柏章.GPS系統在水利工程測量中的應用[J].水利科技與經濟，2013，05：119-120.

[2]宋德軍.GPS技術在水利工程測量中的運用研究[J].黑龍江水利科技，2014.

[3]劉中寬.GPS測繪技術在水利工程中的推廣與應用[J].科技視界，2014.