利用現代空間技術測繪水利工程

于立光

隨著現代空間技術、信息技術特別是計算機技術的飛速發展，測繪科技發生了革命性的變化。現代測繪科技的特征就是似“3s”技術集成為代表的數字化測繪技術和數據通訊網絡技術。所謂“3s”技術就是C瑪（地理信息系統）、Gm（全球定位系統）、RS（遙感）。

一、何謂GPS

GPS是由美國國防部開發的星基無線電導航系統。 GPS每天24小時為全球陸、海、空用戶全天侯提供三維位置、速度和時間信息。它比其他無線電導航系統精度更高。GPS作為一種定位手段，可應用它的靜態和動態定位方法，直接獲取各類大地模型信息，解決傳感器位置和姿態的快速定位問題，這樣也就解決了遙感信息的定位問題。GPS由3部分組成：空間段、控制段和用戶段。

1.空間段

空間段由分布在6個軌道面上的24顆衛星組成。衛星軌道高度2.02萬公里，傾角55。周期12小時。衛星的軌道分布保證在世界各地任何時間可見到至少6顆衛星。衛星連續向用戶提供位置和時間信息。

2.控制段

控制段由1個主控站、5個監測站、3個注入站組成。監測站跟蹤視野內所有GPS衛星，收集衛星測距信息，并把收集的信息送到主站。主站計算衛星精密軌道，并產生每顆衛星的導航信息，通過注入站傳送到衛星。

3.用戶段

用戶段由接收機、處理器和天線組成。通過接收衛星廣播信息計算出用戶的位置速度和時間。一般用戶購買使用的只是用戶段。

GPS的概念是基于衛星測距。用戶通過測量他們到衛星的距離來計算自己的位置。衛星的位置當已知值。每個GPS衛星發送位置和時間信號。用戶接收機測量信號到達接，收機的時間延遲，相當于測量用戶到衛星的距離。同時測量4顆衛星可以解出位置、速度和時間。

GPS通常用于陸海空導航、測繪、地質勘探、車輛定位系統等。

二、GPS技術的特點

以往各種傳統的控制測量方法，如大地測量、工程控制測量等采用三角網、導線網方法來施測，不僅費工費時，而且要求點間通視。GPS測量具有無需通視、全天候、高精度、自動化程度高的特點，近10余年來，得到了廣泛應用。

三、應用GPS技術進行水利工程測量

20世紀70-80年代，測繪行業引進了不少模擬式航測儀器和一部分解析測圖儀，以及數量較多的光電測距儀、電子經緯儀和全站儀。90年代以來逐步引進了GPS接收機。訓練有素的測繪隊伍，精良先進的儀器裝備，為水利水電規劃、設計、施工、運行、科研提供了可靠的測繪服務和測繪保障。

利用GPS接收機進行水利工程測量分為以下3個步驟。

1.選擇適合的儀器

測量型GPS接收機分為單、雙頻，基于水利工程測量應用于一般基線長度在20km以內即可滿足大多數需求，在此長度之內。單、雙頻機的測量精度基本相同，單頻機應是性能價格比較高的選擇。選擇安全、可靠、高效率的 GPS的數據處理軟件也同樣重要。接收機在購買和使用過程中必須委托權威部門檢測。

2.靜態測量

靜態測量的一般觀測時間為30-60rain，精度為± 5rrca+1ppm，用于三角點、導線等級控制網測量：控制網布設時要有部分GPS點互相通視，便于低等級的控制測量以常規方法完成。控制網應一布置成環形，這樣可以保證GPS控制網的可靠性，計算—閉合環精度，進行粗差探測等。對于渠道、堤防等線路工程導線測量，邊長一般為 0.5-2km。在外業觀測時應避免強烈的陽光直射，以保護 GPS接收機。

3.動態測量

動態測量各點觀測三維坐標精度±10cm，流動站與基準站之間距離一般<10kin。但不能形成閉合圖形，可靠性較差。動態測量主要用于斷面基點平面坐標、地質鉆孔三維坐標及細部三角點坐標等的測量。首先采用靜態測量得到兩個較近己知點的坐標和大地高，一臺GPS機架設一個已知點（基準點），另一臺設于另一個已知點，同時作為流動點第一點，流動點GPS機移動過程中要求不關機，衛星蜘5顆。

動態測量優點是工作效率較高。其缺點是對衛星信號要求較高，測量精度底，觀測中不能<5顆衛星，PDOP值不能>4。

GPS技術作為現代工程測量中最先進的技術之一，以它的高效率、高精度、全天侯、無需通視、自動化程度高等特點，已經在工程實踐中得到了廣泛的應用。和其他領域的工程建設一樣，水利工程建設也需要測繪先行，把先進的GPS技術應用于水利工程測量中，已經成為一個測繪單位所應具備的實力，也是使單位在市場競爭中立于不敗之地的法寶。

（作者單位：163818 黑龍江省大慶市大同區太陽升鎮政府）