GPS高程測量及在水利測繪工程中的應用

【摘 要】本文主要介紹了在現代高科技快速發展的情況下，GPS被廣泛的運用于各行各業，其中的一個運用領域即高程測量，它的測量原理及測量方法，包括它在水利工程方面的應用情況，以及為GPS高程測量在水利測繪工程中的應用的提高提出的建議，希望GPS將更廣泛的被人類運用，為人們更好的服務。

【關鍵詞】GPS；高程測量；水利測繪工程

隨著科技的迅速發展，我國經濟的快速發展，使得國家對水利工程的投入越來越大，加之水利工程測量設施及相關技術的不斷發展與更新，水利工程測量的科技投入必將會越來越大、越來越多的領域運用著高科技的產品，我國科技水平的提高也使得我國各大領域都在向信息化發展，然而目前的水利水電工程都建立在高山峻嶺之中，對于其親自測量數據變得困難重重，然而GPS卻因其高科技而可以幫人們很好的完成這個項目的精確測量，于是人們開始運用GPS進行高程測量并運用于水利測繪工程。

1.GPS高程測量的介紹

1.1 GPS高程測量原理

高程測量技術就是利用GPS技術對地面進行三位定位，接收地球上人造衛星發射出的電波，經過對電波的分析解讀之后，測量出目標地點的大地高、正常高以及三維坐標值。GPS 高程測量技術指的是將全球定位系統應用到測定地面點的大地高當中， 直接或間接將地面點的大地高進行確定。有高程系統包括大地高程系統、正高系統、正常高系統、確定高程異常等。

1.2 GPS高程測量方法

測算方法及步驟：首先是大地高指的是地面點沿著橢球法線到橢球面的距離，而正常高指的是地面點到似大地水準面的距離，大地水準面基本上與似大地水準面是相近的，地面點的正常高也是確定的，大地高與正常高之差即為高程異常。其次在進行 GPS 高程測量技術應用時，需要先進行高程轉換，而高程轉換需要首先將大地高與正常高之間的差值求出來，進而進行兩個高值之間的轉換。然后在使用 GPS 高程測量技術進行水利工程測量的過程中，為了達到較好的效果，則需要用恰當的方法使浪費掉的高程信息達到需求。最后GPS 高程測量較容易受到外界因素的影響，因此，需要不斷的加以完善，來保障其準確性及實用性。GPS高程測量的方法及精度分析：等值線圖法、地球模型法、高程擬合法、大地水準面模型法。GPS觀測數據處理采用GPS數據處理軟件進行GPS數據處理。為了提高精度，基線數據的解算采用GPS精密星歷代替廣播星歷進行解算的。GPS高程測量的精度主要取決于大地高和高程異常的精度，GPS測定的大地高的精度是很高的，可以達到2～3ppm。

2.GPS高程測量在水利測繪工程中的應用

近年來，國內外有些測繪科研生產部門，在GPS/水準的布測和擬合方面，做了大量的研究工作，其主要目的就是精化大地水準面，提高GPS高程測量精度，這些科研成果已廣泛應用于生產實際中。GPS 的出現被應用于水利工程當中，比如三峽水利樞紐、小浪底水利樞紐、萬家寨水利樞紐都不同程度地應用了GPS測量技術，快速準確地獲得測量數據，極大地提高了測量精度和工作效益，減輕了測量勞動強度。應用GPS其具有全天候、 速度快及精度高等諸多優點，GPS 高程測量技術在水利工程測量中的應用也凸顯了其優越性，大大提高了水利工程測量的效率。即使是高山峽谷區的河流規劃和庫區控制網，只要合理的布設GPS點位與觀測措施，并采用一定的高程聯測和恰當的數據處理模型，能夠使GPS測量的擬合高程達到地形測量的精度，能滿足常規生產的需要。在水利工程測量中，GPS 主要在相對測量定位中應用，用 L1 及 L2 載波相位來實現高精度測量。這種測量方式主要是利用載波相位測量局域差分，通過差分法將接收機之間的一次差求出，再在衛星觀測歷元及接收機之間進行二次差的計算，進而用兩次求得的差，進行待定基線長度的計算。水利工程應用實踐，庫區GPS控制網可以了解工程概況，高程聯測及精度。帶狀地形GPS控制網可以了解工程概況，高程聯測及精度。GPS高程測量的工程應用實踐包括貴州大田河落生、大地水電站為珠江流域北盤江水系上的兩座跨河引水發電站。兩電站位于貴州省西南部冊亨縣和貞豐縣境內，引水河流為北盤江右岸的一級支流大田河，受水河為大田河左岸相鄰小流域魯貢河，它也是北盤江的一級支流。落生電站主要建筑物為大壩、溢洪道、引水隧洞、調壓井、壓力管道、廠房等：大地電站主要建筑物為引水隧洞、前池壓力管道、廠房等。

3.GPS高程測量在水利測繪工程中的應用的提高建議

這一技術的應用同樣需要不斷地完善，以規避在應用過程中可能會出現的問題。首先如果測區的范圍不大，并且測區內地形的變化較小，則可以先用幾何水準在一些基本的高程控制點進行均勻的補測，而后用在用 GPS高程測量對測站點水準進行測量；GPS高程測量誤差由GPS測量誤差、水準測量誤差和擬合誤差三部分組成，關鍵是擬合誤差，它與公共點的分布、密度有關。其次在利用 GPS 進行測量時，儀器要選擇精度高于基線精度5mm+1ppm且高程精度高于10mm+2ppm，性能要較穩定，以保障儀器受外環境的影響較小；最后在應用 GPS 高程測量時，要充分考慮 GPS 圖形結構、電離層等影響其測量精度的影響因素，以降低在測量過程當中產生誤差的可能性。另外，要對已知水準點進行經常性的測量，并隨時對高程進行比較，從而避免不確定的因素對觀測數據產生影響，導致測量誤差的出現；最后在使用 GPS 高程測量技術時，要選擇性地進行應用，因為這一技術在應用中涉及到的相關資料及模型的獲取比較復雜，且其所獲取的數據需要經過處理后。業實施過程中，要經常性地連測一些已知水準點，隨時進行高程比較，以避免氣候等不確定因素引起的觀測數據粗差。GPS高程測量雖然經過科學的數據處理可以保證精度滿足需要，但由于搜集或建立測區重力成果，數字高程模型，重力場模型等資料不是一件輕而易舉的事情，隨著GPS定位技術的發展和普及，結合水準測量、重力測量、地形測繪資料精密確定大地水準面的高程，逐步代替常規水準測量，真正實現GPS三維測量，可更好地為水利工程服務。

4.結語

GPS轉為民用后，GPS技術已經被廣泛地應用于各個領域，尤其在水利工程測量中的應用前景非常廣闊。在水利水電工程中采用GPS高程測量，具有許多優越性，主要表現在觀測操作簡單、減輕外業作業人員的勞動強度、提高工作效率，具有良好的經濟效益和社會效益。 [科]

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