論新時(shí)期下水利工程中GPS測(cè)繪新技術(shù)的發(fā)展及作用研究

李越

摘要：GPS測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于水利工程之中，必將為工程建設(shè)和運(yùn)營帶來更多的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)水利工程的高速發(fā)展。其推廣和應(yīng)用，不僅使水利工程相關(guān)工作更方便更快捷，也有效的提高了測(cè)繪的成果和質(zhì)量，使工程具有更好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：水利工程；GPS；測(cè)繪技術(shù)

水利工程具有污染小，經(jīng)濟(jì)效益高的特點(diǎn)，所以其在我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)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(shè)等，這些水利工程的建設(shè)有效的保證了我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速有效運(yùn)行以及人民生活的有序進(jìn)行。不過由于這些工程規(guī)模巨大，在對(duì)原本的環(huán)境造成一定影響的同時(shí)，也對(duì)設(shè)計(jì)和施工都提出了更高的要求。因此，保障水利工程施工和運(yùn)行的高水準(zhǔn)就成為水利工作者考慮的頭等大事。此時(shí)，測(cè)量就成為了關(guān)鍵，當(dāng)然對(duì)于中小型水利工程同樣不能例外，因?yàn)椴徽摯笮退こ踢€是中小型水利工程都需要通過測(cè)量技術(shù)和手段，為水利工作者提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)、高精度的放樣，進(jìn)而有力的保證了工質(zhì)量和工程的驗(yàn)收，于此同時(shí)也是對(duì)工程運(yùn)營后變形監(jiān)測(cè)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要手段。而作為一項(xiàng)新技術(shù)的GPS測(cè)繪技術(shù)，必將在新的時(shí)期大放異彩。

1 GPS測(cè)繪技術(shù)在提防施工測(cè)量中的發(fā)展和作用

提防工程在水利水電工程的測(cè)量中，其高程是按照“分級(jí)布設(shè)、逐級(jí)加密”的原則進(jìn)行控制測(cè)量的。如果應(yīng)用常規(guī)方法，會(huì)出現(xiàn)誤差積累大、分層精度也不夠均勻，這主要是因?yàn)槌Ｒ?guī)方法通常是采用“四等水準(zhǔn)—圖根水準(zhǔn)—測(cè)土水準(zhǔn)”方式布網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)提防工程的高程進(jìn)行控制。這個(gè)時(shí)候不僅高程和平面需要分開、分級(jí)進(jìn)行布設(shè)，還需要平面控制點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)相互通視。但是如果采用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)誤差不僅可以減少傳播途徑，點(diǎn)間也不可能出現(xiàn)積累傳遞，使得控制點(diǎn)的精度極大的獲得了提高。在傳統(tǒng)的高程測(cè)量方法中，根據(jù)測(cè)量精度的不同，需要選用相應(yīng)的測(cè)量儀器，例如有的精度要求選擇水準(zhǔn)儀，而有的要求選擇電磁波測(cè)距儀器等，同時(shí)還需要根據(jù)相應(yīng)的布網(wǎng)形式進(jìn)行觀察，結(jié)果就導(dǎo)致觀測(cè)垂直角的精度要求高，測(cè)回?cái)?shù)多，觀測(cè)環(huán)境也受到了一定的限制，因此，采用傳統(tǒng)高程測(cè)量方法可以說是費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，甚至還經(jīng)常出現(xiàn)返工的情況。而新技術(shù)RTK則可完全避免這些問題，在該模式下，基準(zhǔn)站可以將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)和觀測(cè)站的坐標(biāo)信息通過數(shù)據(jù)鏈傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站首先是通過數(shù)據(jù)鏈接受基準(zhǔn)站獲取的數(shù)據(jù)信息，對(duì)GPS觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的同時(shí)給出精確到厘米級(jí)的定位結(jié)果，整個(gè)過程中使用的時(shí)間不到15分鐘。該技術(shù)應(yīng)用的過程中，流動(dòng)站是一個(gè)重要組成部分，而且流動(dòng)站可以是處在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，也可以是處在靜止?fàn)顟B(tài)。流動(dòng)站的運(yùn)作只要能夠保證4顆以上的衛(wèi)星相位觀測(cè)值的必要幾何圖形以及跟蹤，那么其就可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的給出精確到厘米級(jí)的定位結(jié)果。

2 GPS測(cè)繪技術(shù)在水工隧洞的貫通中的發(fā)展和作用

山區(qū)的河流多呈現(xiàn)流量小、落差大的特點(diǎn)，這些地方的水利工程往往是建造引水式的電站。這個(gè)過程中，擋水的建筑物距離發(fā)電建筑物往往很遠(yuǎn)，此時(shí)需要引水隧洞將水庫中的水與發(fā)電站廠房連接起來，但但引水隧洞過長的時(shí)候，就需要運(yùn)用某種方式保證引水隧洞的正確貫通，而施工控制網(wǎng)的建設(shè)就是為了實(shí)現(xiàn)這一目的。但是施工控制網(wǎng)往往需要花費(fèi)大量的外業(yè)工作，可若是通過GPS技術(shù)來建立施工控制網(wǎng)的話，就可以極大的簡化測(cè)量工作。這主要是因?yàn)椴捎贸Ｒ?guī)方法建立控制網(wǎng)的話，就會(huì)出現(xiàn)許多控制網(wǎng)點(diǎn)，而這些控制網(wǎng)并非都是有用的，這其中有許多都是一些過渡點(diǎn)，也有可能是為了增加圖形的強(qiáng)度而設(shè)置的控制網(wǎng)點(diǎn)。 但采用GPS測(cè)量技術(shù)時(shí)，則可以不必測(cè)定這樣的過渡點(diǎn)，因?yàn)镚PS測(cè)量技術(shù)可以直接對(duì)洞口的相對(duì)位置進(jìn)行測(cè)定。而且GPS測(cè)量技術(shù)在簡化工作的同時(shí)，還能夠極大的提高測(cè)量的精度，甚至是實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的測(cè)量精度。

3 GPS測(cè)繪技術(shù)在大型電站的道路施工測(cè)量中的發(fā)展和作用

在公路建設(shè)的過程中，測(cè)量工作貫穿于整個(gè)施工建設(shè)的過程之中，不論是選線、定測(cè)，還是施工放樣，都需要進(jìn)行測(cè)量工作。然而采用傳統(tǒng)的測(cè)量方法，不僅會(huì)積累測(cè)角和測(cè)邊的誤差，測(cè)出來的結(jié)果精度也很低，這是因?yàn)槌Ｒ?guī)的測(cè)量方法中的控制網(wǎng)需要緊隨公路的線路，因此會(huì)布設(shè)成帶狀，而此時(shí)要提高控制點(diǎn)的測(cè)量精度就會(huì)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(diǎn)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(diǎn)直到建標(biāo)。這個(gè)過程不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)還需耗費(fèi)許多金錢，綜合這些困難因素，如果采用常規(guī)的測(cè)量方法時(shí)很不劃算的，不僅效率低下，費(fèi)用還很高昂，同時(shí)又不能滿足工程需要的精密度。但是采用GPS技術(shù)的話，情況則就很不一樣了。因?yàn)槠洳粌H具有精度高的特點(diǎn)，而且還不要求相鄰點(diǎn)通視，幾乎不受氣候因素的影響，同時(shí)布網(wǎng)也很靈活，所以對(duì)網(wǎng)形要求也很低，進(jìn)而使得道路測(cè)量工作既可以節(jié)省大批的費(fèi)用，又能有效的提高工作速度，在極低的外業(yè)工作強(qiáng)度條件下，有效提高了工作效率。

4 GPS測(cè)繪技術(shù)在水力發(fā)電機(jī)組安裝測(cè)量中的發(fā)展及作用

為了保證發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)組各個(gè)部分之間相對(duì)位置的精準(zhǔn)度要求很高。所以在放樣時(shí)需要對(duì)高十幾米或幾十米高度外的建筑設(shè)置統(tǒng)一的放樣基準(zhǔn)。此時(shí)就需要建立高精度的施工控制網(wǎng)，不過由于施工現(xiàn)場(chǎng)的通視條件不是很理想，在儀器安置的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)許多麻煩，而采用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，不僅使施工控制網(wǎng)的自動(dòng)化程度高，還具有布點(diǎn)靈活、可連續(xù)觀測(cè)、全天候觀測(cè)、無需通視、建立三維坐標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)，極大的提高了工作的效率和精度。

5 GPS測(cè)繪技術(shù)在大型水工建筑物變形觀測(cè)中的發(fā)展及作用

通過使用GPS技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物變形的實(shí)時(shí)觀測(cè)。當(dāng)變形觀測(cè)點(diǎn)能夠放置儀器，雖然沒有設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，但是可以直接測(cè)定形體上目標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)位置變化，也可以對(duì)目標(biāo)點(diǎn)與距離較遠(yuǎn)的變形區(qū)外的穩(wěn)定基準(zhǔn)點(diǎn)的絕對(duì)位置變化情況進(jìn)行測(cè)量。而當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)放置儀器存在困難時(shí)，GPS測(cè)量則可以對(duì)變形觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行有效的校核，這個(gè)過程中還不需要設(shè)置復(fù)雜的參考網(wǎng)，可以輕易實(shí)現(xiàn)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(cè)量技術(shù)和手段，為水利工作者提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)、高精度的放樣，進(jìn)而有力的保證了工質(zhì)量和工程的驗(yàn)收，于此同時(shí)也是對(duì)工程運(yùn)營后變形監(jiān)測(cè)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要手段。而作為一項(xiàng)新技術(shù)的GPS測(cè)繪技術(shù)，必將在新的時(shí)期大放異彩。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 18314-2009，全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范[S].

[2]劉斌.GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].江西建材.2012（1）.

（作者單位：河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院）