GPS技術在水利水電工程測繪中的應用

摘 要：水利水電工程是利國利民的大工程，水利水電工程前期測繪工作對于工程建設的質量具有十分重要的意義，傳統的測繪方法測量精度低、效率低已經為成為阻礙我國水利水電工程建設的主要因素，文章對GPS技術在水利水電工程中的應用進行了介紹，為GPS技術在我國的推廣應用提供必要的技術支持。

關鍵詞：GPS；RTK；控制測量；放樣；監測

1 概述

GPS是全球定位系統，該系統由美國國防部研制并開發主要用于不受時間以及空間限制的，同時具有較高空間分辨率的衛星導航。該系統現免費向世界各國開放，為世界各國提供低成本、高精度的導航及定位服務。全球定位系統主要由衛星、監控與接收設備組成。GPS全球定位系統經常與RTK相互配合來實時的將所監測位置的地理信息，通過無線傳輸的方式傳輸到用戶的接收站，除了利用無線接收設備接收基站的數據之外，用戶接收站還需要接收衛星信號，結合所接收基站所測得的數據與衛星信號根據定位算法來確定顯示用戶站的實時的三維坐標，并能夠顯示出坐標的精度。

在水利水電工程施工之前，對于施工處的地形進行測繪分析來輔助后續的圖紙設計與施工是非常必要的。水利水電工程施工一般包括橋梁、涵洞、閘門、溝渠以及提防以及其他建筑物等等。而水利水電工程施工之前的測繪工作一般指對水利水電施工工程周圍地形（包括河流湖泊、林地、耕地、山脈或者是水庫等）進行野外GPS數據采集、地形圖的繪制以及對所建水利水電工程實時的不間斷的監測等工作。

2 RTK測量原理

RTK的工作過程是利用基準站中的一臺接收機，然后結合流動的衛星信號接收裝置，兩個站點同時接收衛星同一時間發出的信號，然后對所接收到的兩種信號進行對比，接著利用所得到的GPS差分值進行衛星定位坐標的修正，然后通過傳輸數據鏈將所得到的衛星信號傳輸給接收衛星的流動站，最終得到較為準確的用戶的實時的位置。

3 GPS在水里工程測繪中的應用

3.1 野外采集GPS數據

在水利水電工程施工之前對于施工位置的地形進行測繪是十分必要的，是水利水電工程施工過程中必不可少的環節之一。水利水電工程測繪的主要目的是獲取水利水電施工工程的位置與區域，施工區域的地形。控制測量是測繪過程中首要的環節，首先在進行測量之前可以通過調查或者是咨詢的方式來獲取施工地區高精度的GPS點數據，一般國土資源部或者是測繪局都會有當地的GPS數據。利用得到的GPS點數據可以得到覆蓋整個施工地區點集，然后將該區域作為測繪的目的區域。然后利用GPS來對該地區的點進行運算，需要建設至少兩部GPS信號接收機，同時接收至少4顆以上的衛星，然后利用兩個接收站點之間的相對的位置來計算二者連線上的各個點的地理坐標。傳統的測量的方式需要利用經緯儀測量角度，利用測距儀測邊界，需要進行往返多次的測量，工作量十分巨大。并且水利水電工程一般規模浩大，跨度較大，在這種情況下傳統的測量方式就很難滿足工作的效率以及測量的精度的要求。而利用GPS對地形進行靜態的測量就僅僅需要測段的間隔來進行較少次數的移動，因而使得前期的野外GPS數據采集工作的效率與精度大大提高，在這種情況下所積累的數據的精度就會較高切可靠，使得業內的測量精度普遍提高，最終使得測量的結果更加可靠。

3.2 區域地形圖繪制

野外的GPS采點工作完成之后，就需要對水利水電工程項目進行地形圖的測繪，也稱為為碎步測量。在進行地形圖測繪過程中使用較為廣泛的是GPS技術中的RTK技術。利用RTK技術能夠使得測量平面上點的精度達到1厘米，數字高程的精度能夠達到2厘米，因而可以達到制作地形圖所要求的精度標準。利用流動的接收站完成就可以完成相應的測圖作業。而使用傳統的測量方式使用全站儀、經緯儀以及平板儀來測圖，不僅需要較多的人員的參與而且需要花費大量的時間，效率較低。并且在實際測量的過程中由于光學上的儀器所能夠觀測的距離十分有限，所以需要頻繁的進行站點的移動，并且需要對所測得的點數據進行加密工作，效率低下，并且由于轉點所造成的問題很難使得所有的點均勻分布。而使用RTK技術則不存在上述問題，只需要少量的控制點對數據進行校正即可，得到的點的精度都較高。在制圖的過程中一般使用現成的制圖軟件進行制圖，較之傳統的制圖方法不僅準確率大大提高，制圖的效率也大大提升。

3.3 根據地形圖進行放樣

在水利水電工程施工開始之后就需要進行放樣工作。根據先前所得到的地形圖，在其上將水利水電工程建筑物的關鍵的軸線、點的位置以及高程信息在地形圖上放樣出來。前期工作過程中的紅線的放線一般采用的是RTK技術，精度高、效率高。在工程施工的過程中，由于工程施工過程中的各種結構信息、位置信息以及RTK所提供的信號都有可能受到各種干擾信號的影響，因而在其他環節還是采用全站儀進行放樣，在一些傳統放樣難以實現區域也能夠輕松的進行放樣。但是在利用全站儀進行放樣的過程中需要對站點進行測量以及對前后的視距通視，如果放樣點與已知點不通視，就需要進行加密測量以及交會測量，那么就使得放樣的工作量大大的增加。因而綜合上述情況來看，是選擇全站儀還是RTK進行放樣工作需要結合施工地點具體的環境來考慮，如果RTK受到的干擾與影響較大就使用全站儀測量，在影響不是很大的情況下，均使用RTK來實現放樣。

3.4 水利工程后期監測

在水利水電工程施工完成以后，往往還需要對工程進行一段時間或者長期的監測或者是復測工作。一般在施工之初就預留相應的監測點，然后利用RTK或者是全站儀等設備來對監測點的位置變化進行實時的測量，在水利水電工程完成以后一般采用全站儀來測量高度差利用水準儀來測量建筑的位移。對具有較高精度的控制網則需要利用GPS進行靜態測量。

4 結束語

隨著我國對于基礎設施建設投入力度的不斷加大，國家對于水利水電工程的重視程度在不斷提高，水利水電工程前期的測繪對于水利水電工程的施工具有十分重要的意義，通過對于水利水電施工過程中GPS技術應用的具體介紹，對于GPS技術在水利水電工程中的應用推廣與提高我國水利水電工程的建設質量具有十分重要的意義。

參考文獻

[1]張振軍，謝中華，馮傳勇.RTK測量精度評定方法研究[J].測繪通報，2007（1）.

[2]張勤，李家權，等.GPS測量原理及應用[M].科學出版社，2005.