基于GPS技術的水電站庫區淤積測量研究

劉振山

（中國水利水電第八工程局有限公司 湖南長沙 410004）

GPS是20世紀80年代出現的全球定位系統，其作為一種全新的三維定位測量技術。GPS系統一共由24顆衛星組成，這24顆衛星當中，有3顆是作為備用的。這24顆衛星被安排在6個軌道面中，單獨1個軌道面擁有4顆衛星。GPS系統同時處于地平線上的衛星數量也是不斷變動的，其隨著時間和地點的變化而變化，同時位于地平線上的衛星最多有11顆，最少4顆。GPS技術擁有不少的優勢，其并不受時間和地點的限制，不僅如此，其測量點之間并不需要互相通視。正是這些優點，讓GPS技術得到了很快的發展，大范圍地應用于各個領域。例如水電站庫區淤積量的測量，利用GPS技術可以很好地解決之前無法有效測量的難題。

1 GPS技術的水電站庫區淤積測量原理

隨著我國計算機、通信技術的飛速發展，也促使了GPS產生了實時動態差分的定位方法，這種定位方法是以載波相位觀測值為基礎的實時動態定位技術，其能夠實時地將水電站庫區的淤積的檢測結果準確及時地反映出來[1]。通過GPS實時動態差分定位技術，基準站能夠將其在水電站庫區的觀測數據以及觀測點經過數據鏈的方式發送給移動站。移動站十分重要，其承擔了著很多任務，不僅負責接受來自基準站的數據，還需要對GPS觀測到的數據進行采集，不僅如此，其還要在系統之中將差分觀測數據進行處理。

這些年來，GPS實時動態差分定位技術得到了很大的發展，其憑借著GPS無比準確的定位能力以及回聲測深技術，成為了現階段水下地形測量的最佳方法，這種技術正是目前水電站庫區淤積測量十分需要的[2]。要想準確地計算出水庫容量其基礎很大程度上是由水下地形測量的精準度決定的。通過GPS實時動態差分定位技術的運用，可以最大程度地采取數據，并且其數據十分精準，且速度很快。

測深儀的工作原理是通過超聲波在不同介質表面會發生反應的特點來進行深度測量的。該設備的超聲波從探頭發出，通過對發射波以及反射波形成的時間差來進行測量。移動站到達水電站庫區的某個位置，會利用GPS對水深以及位置同時展開測量，這樣就能夠得到水電站庫底的任何位置的三維坐標。將GPS實時動態差分定位技術運用在水電站庫區淤積測量中，比起其他普通的方法，很明顯，其測量速度更為迅速，大大減少了測量的工作量，不僅如此，其測量的數據額十分精準，簡單可靠。

2 GPS技術的水電站庫區淤積測量中使用的設備

將GPS實時動態差分定位技術運用于水電站庫區淤積測量需要使用的儀器設備主要包括GPS基準站1臺、移動站1臺、數字化測深儀1臺、計算機1臺、對講機4部、測量船1只。通過這些設備，就可以展開水電站庫區淤積的測量。

3 GPS技術的水電站庫區淤積測量的應用

3.1 水電站庫區概況

某水電站庫區完工，其主要是以工農供水、發電等為主。這些年來，其采砂量比較大，為了了解其庫容變化，運用GPS技術對其淤積進行測量，目的就是為了得到該水電站庫區當前的準確狀況。

3.2 測量過程

該水電站庫區規模很大，其水庫的水面面積也很大，這也導致淤積測量的工作量很大。該水電站庫區的淤積測量工作：

（1）準備工作。準備工作要求有關的人員到位，對檢測儀器要進行檢測，排除其可能的故障。還需要準備充電、船只、導線等。

（2）轉換參數，根據該水電站庫區管理局給的控制點坐標，利于GPS的固定站和移動站設置好參考坐標等，并將當地坐標系轉換成四參數。

固定站架需要安裝在管理處的天臺，并對周圍的環境進行檢查，確定不存在信號反射物，不僅如此，還要確保GPS觀測衛星信號的質量指標，這樣就能保證流動站能夠處于有效的信號輻射范圍，這樣GPS系統所傳輸的數據才能確保穩定。

（3）選擇航跡線，需要沿著水電站庫區布置好測線，并且根據有關規定，在布置測線的時候需要將間距保持在20m的距離，并保持測線的平行。而沿著測線的測點布置距離則是5m，不過，測點布置的密度并不是一成不變的，在靠近庫尾、測線等方位則需要加大測點的密度，這樣可以更加真實地將水下的地形充分反映出來。對水下地形變化很大的地方，需要增加測點的密度。

（4）測量設備的安裝連接和測試，測深儀、移動站等安裝完畢后，就開始接通計算機，接下來就是開始聯機，以保證測量設備處于最佳狀態。

（5）儀器的校準核對以及初始值的設置，這一步是每天都要做的任務，每天在測量之前都需要對儀器進行校對，保證其參數的正確，并把測量船通過導航開到預定的位置，然后展開測量工作。

（6）啟動測量船，這一步就是開始測量的時候，測量船運行的軌跡和速度需要依靠導航軟件來控制，需要保證測量線之間的距離。為了保證測量的精確程度，需要將測量船反復的調試校對，穩定船速。

（7）對有關數據進行記錄與儲存，事實上，實際的水電站庫區淤積測量工作中，絕大多數據都會自動記錄，這極大地減少了記錄的工作量。

4 結束語

綜上所述，比起其他普通方法來說，通過GPS技術對水電站庫區淤積測量具備不少的優勢。比如GPS技術在測量工作中國的各種數據都是自動生成的，這對于水電站庫區淤積測量工作而來極大地減少了其部分工作量。不僅如此，因為GPS技術的數據采集是實時動態的，這樣就可以確保其數據的真實性，其優點還不止于此，其還具備準確，反應速度很快等優勢。通過GPS技術對水電站庫區淤積進行測量，就可以明確其淤積情況，從而對水電站庫區展開針對性的調整與整治。不僅如此，GPS技術也為水電站庫區的安全與可靠提供了依據，這對后續的水電站庫區工作有些不小的益處。事實證明，GPS技術已經在很多水電站庫區得到應用，得到了高度的肯定，值得推廣應用。

[1]周濤.安康水電站庫區淤積與庫容測量研究[D].西安：長安大學，2014.

[2]吳順鵬，粱巧秀，李曉霄.黃河大峽水電站庫區淤積測量及現狀分析[J].甘肅水利水電技術，2017（02）：30～32+36.