論新時期下水利工程中GPS測繪新技術的發展及作用研究

李越

摘要：GPS測繪技術應用于水利工程之中，必將為工程建設和運營帶來更多的優勢，促進水利工程的高速發展。其推廣和應用，不僅使水利工程相關工作更方便更快捷，也有效的提高了測繪的成果和質量，使工程具有更好的經濟和社會效益。

關鍵詞：水利工程；GPS；測繪技術

水利工程具有污染小，經濟效益高的特點，所以其在我國國民經濟建設中發揮了無可替代的作用。例如三峽工程，小浪底工程，葛洲壩水電站等的建設等，這些水利工程的建設有效的保證了我國的經濟建設的高速有效運行以及人民生活的有序進行。不過由于這些工程規模巨大，在對原本的環境造成一定影響的同時，也對設計和施工都提出了更高的要求。因此，保障水利工程施工和運行的高水準就成為水利工作者考慮的頭等大事。此時，測量就成為了關鍵，當然對于中小型水利工程同樣不能例外，因為不論大型水利工程還是中小型水利工程都需要通過測量技術和手段，為水利工作者提供準確的數據、高精度的放樣，進而有力的保證了工質量和工程的驗收，于此同時也是對工程運營后變形監測以及環境監測的一項重要手段。而作為一項新技術的GPS測繪技術，必將在新的時期大放異彩。

1 GPS測繪技術在提防施工測量中的發展和作用

提防工程在水利水電工程的測量中，其高程是按照“分級布設、逐級加密”的原則進行控制測量的。如果應用常規方法，會出現誤差積累大、分層精度也不夠均勻，這主要是因為常規方法通常是采用“四等水準—圖根水準—測土水準”方式布網，從而實現對提防工程的高程進行控制。這個時候不僅高程和平面需要分開、分級進行布設，還需要平面控制點間實現相互通視。但是如果采用GPS-RTK技術進行測量，對誤差不僅可以減少傳播途徑，點間也不可能出現積累傳遞，使得控制點的精度極大的獲得了提高。在傳統的高程測量方法中，根據測量精度的不同，需要選用相應的測量儀器，例如有的精度要求選擇水準儀，而有的要求選擇電磁波測距儀器等，同時還需要根據相應的布網形式進行觀察，結果就導致觀測垂直角的精度要求高，測回數多，觀測環境也受到了一定的限制，因此，采用傳統高程測量方法可以說是費時又費力，甚至還經常出現返工的情況。而新技術RTK則可完全避免這些問題，在該模式下，基準站可以將觀測到的數據和觀測站的坐標信息通過數據鏈傳送給流動站。流動站首先是通過數據鏈接受基準站獲取的數據信息，對GPS觀測的數據進行采集，在系統內組成差分觀測值，對其進行實時處理的同時給出精確到厘米級的定位結果，整個過程中使用的時間不到15分鐘。該技術應用的過程中，流動站是一個重要組成部分，而且流動站可以是處在運動狀態的，也可以是處在靜止狀態。流動站的運作只要能夠保證4顆以上的衛星相位觀測值的必要幾何圖形以及跟蹤，那么其就可以實現隨時隨地的給出精確到厘米級的定位結果。

2 GPS測繪技術在水工隧洞的貫通中的發展和作用

山區的河流多呈現流量小、落差大的特點，這些地方的水利工程往往是建造引水式的電站。這個過程中，擋水的建筑物距離發電建筑物往往很遠，此時需要引水隧洞將水庫中的水與發電站廠房連接起來，但但引水隧洞過長的時候，就需要運用某種方式保證引水隧洞的正確貫通，而施工控制網的建設就是為了實現這一目的。但是施工控制網往往需要花費大量的外業工作，可若是通過GPS技術來建立施工控制網的話，就可以極大的簡化測量工作。這主要是因為采用常規方法建立控制網的話，就會出現許多控制網點，而這些控制網并非都是有用的，這其中有許多都是一些過渡點，也有可能是為了增加圖形的強度而設置的控制網點。 但采用GPS測量技術時，則可以不必測定這樣的過渡點，因為GPS測量技術可以直接對洞口的相對位置進行測定。而且GPS測量技術在簡化工作的同時，還能夠極大的提高測量的精度，甚至是實現厘米級的測量精度。

3 GPS測繪技術在大型電站的道路施工測量中的發展和作用

在公路建設的過程中，測量工作貫穿于整個施工建設的過程之中，不論是選線、定測，還是施工放樣，都需要進行測量工作。然而采用傳統的測量方法，不僅會積累測角和測邊的誤差，測出來的結果精度也很低，這是因為常規的測量方法中的控制網需要緊隨公路的線路，因此會布設成帶狀，而此時要提高控制點的測量精度就會變得很困難，所以其并不能有效滿足施工的需要。而為了提高精度，滿足工程需要就必須保證已知點能夠有足夠的密度，另外，為了確保通視，還必須要尋找到高點直到建標。這個過程不僅費時費力，同時還需耗費許多金錢，綜合這些困難因素，如果采用常規的測量方法時很不劃算的，不僅效率低下，費用還很高昂，同時又不能滿足工程需要的精密度。但是采用GPS技術的話，情況則就很不一樣了。因為其不僅具有精度高的特點，而且還不要求相鄰點通視，幾乎不受氣候因素的影響，同時布網也很靈活，所以對網形要求也很低，進而使得道路測量工作既可以節省大批的費用，又能有效的提高工作速度，在極低的外業工作強度條件下，有效提高了工作效率。

4 GPS測繪技術在水力發電機組安裝測量中的發展及作用

為了保證發電系統的正常運轉，發電機組各個部分之間相對位置的精準度要求很高。所以在放樣時需要對高十幾米或幾十米高度外的建筑設置統一的放樣基準。此時就需要建立高精度的施工控制網，不過由于施工現場的通視條件不是很理想，在儀器安置的時候會出現許多麻煩，而采用GPS技術進行測量，不僅使施工控制網的自動化程度高，還具有布點靈活、可連續觀測、全天候觀測、無需通視、建立三維坐標等優點，極大的提高了工作的效率和精度。

5 GPS測繪技術在大型水工建筑物變形觀測中的發展及作用

通過使用GPS技術，可以實現對建筑物變形的實時觀測。當變形觀測點能夠放置儀器，雖然沒有設置基準點，但是可以直接測定形體上目標點的相對位置變化，也可以對目標點與距離較遠的變形區外的穩定基準點的絕對位置變化情況進行測量。而當觀測點放置儀器存在困難時，GPS測量則可以對變形觀測基準點的穩定性進行有效的校核，這個過程中還不需要設置復雜的參考網，可以輕易實現校核。

不論大型水利工程還是中小型水利工程都需要通過測量技術和手段，為水利工作者提供準確的數據、高精度的放樣，進而有力的保證了工質量和工程的驗收，于此同時也是對工程運營后變形監測以及環境監測的一項重要手段。而作為一項新技術的GPS測繪技術，必將在新的時期大放異彩。

參考文獻：

[1]GB/T 18314-2009，全球定位系統（GPS）測量規范[S].

[2]劉斌.GPS技術在水利工程測量中的應用[J].江西建材.2012（1）.

（作者單位：河北省水利水電勘測設計研究院）