GPS技術(shù)在水利工程測量中運(yùn)用

韓騫

摘 ?要：水利工程的建設(shè)對社會的發(fā)展具有重要的意義，不僅僅可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供必要的水源，更可以調(diào)蓄洪水、為人們的生活和工業(yè)生產(chǎn)提供電能。但是和一般的工程相比，水利工程對工程質(zhì)量有更高的要求，在施工之前需要做測量工作。GPS技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高測量質(zhì)量和效率，可以說對于水利工程質(zhì)量的提高起到很大的積極作用。本文結(jié)合GPS技術(shù)的特點(diǎn)總結(jié)了一些水利工程測量的應(yīng)用要點(diǎn)，希望可以給相關(guān)測量測繪工作的開展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：GPS;水利工程;測量

GPS是全球定位系統(tǒng)的簡稱，是一種可以從全方位進(jìn)行導(dǎo)航和定位的系統(tǒng)，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，并且已經(jīng)給人們的生活和工作帶來了很大的便利。和傳統(tǒng)的人工測量技術(shù)相比，GPS測量可以有效地提高測量效率，改進(jìn)測量質(zhì)量，在短時(shí)間內(nèi)提供準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)。在水利工程中，工程測量工作上應(yīng)用GPS技術(shù)，可以很好地發(fā)揮出該技術(shù)的優(yōu)勢，為工程的設(shè)計(jì)和施工提供必要的指導(dǎo)。

1 GPS技術(shù)的特點(diǎn)以及在水利工程測量中的優(yōu)勢

1.1 較高的測量精度

在正常情況下，紅外儀的測量精度為5mm+5ppm，雙頻GPS接收設(shè)備的精度則為5mm+1ppm，可見在測量精度上，GPS技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢。在測量實(shí)踐中我們可以發(fā)現(xiàn)，50km內(nèi)距離的測量中，基線相對定位精度為10-6，而在1000km以上的基線上測量中，相對定位精度達(dá)10-8，在時(shí)長為1h的觀測中，平面位置誤差僅僅為1mm，如果進(jìn)一步延長基線長度，則定位精度也越來越高。

1.2 較高的測量效率

在傳經(jīng)的測量工作中，客觀環(huán)境對測量的影響作用是比較明顯的，測量僅可以在視野較好的白天進(jìn)行，同時(shí)地形也會給測量工作的開展帶來不便。受此影響，測量工作的工作量大，測量成本也居高不下。GPS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)全天候觀測，如果和地理信息系統(tǒng)合并，則可以大大縮短測量時(shí)間，實(shí)現(xiàn)成本的節(jié)約，而測量工作也將不會受到客觀外在環(huán)境的影響和干預(yù)。

1.3 易操作，無需通視

很多水利工程的選址位于大型河流上，所以當(dāng)?shù)赜泻芏鄿y量站點(diǎn)。如果測量站點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn)，則需要在測量中應(yīng)用通視技術(shù)，同時(shí)也會給測量人員的溝通帯來難度。應(yīng)用GPS技術(shù)可以直接切換站點(diǎn)發(fā)身信號，同時(shí)數(shù)據(jù)也可以迅速完成交換，測量站點(diǎn)的選擇也為便利。但是在應(yīng)用中，為了保證GPS信號的暢通，需要讓測站置于開闊處，這樣才能保證測量的順利開展。

作為一項(xiàng)高新技術(shù)，GPS測量有著很高的測量自動化程度，可以自動進(jìn)行衛(wèi)星捕獲和跟蹤測量等等，不易受到外界環(huán)境因素的影響。隨著技術(shù)的發(fā)展，GPS已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)較高精度的水準(zhǔn)測量，平面和高程測量功能也日趨完善。GPS終端設(shè)備也實(shí)現(xiàn)了微型化，攜帶便利，同時(shí)操作簡單，開機(jī)即可開展觀測，結(jié)合現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理工具，可以迅速獲取三角坐標(biāo)。

2 水利工程測量中GPS技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 外業(yè)測量工作

外業(yè)測量中最為關(guān)鍵的一個問題就是選擇最為合適的測量點(diǎn)，如果測量點(diǎn)不合適，后續(xù)的測量工作不僅會更加繁瑣，同時(shí)也會影響到測量精度。所以作為測量人員來說，需要了解該區(qū)域內(nèi)的地理信息，選擇合適的測量點(diǎn)之后開展的測量才能具有更高的精度和準(zhǔn)度。和常規(guī)的測量相比起來，GPS測量最大的區(qū)別在開機(jī)觀測和無線的安置上。在外業(yè)測量實(shí)際應(yīng)用中，無線要安置在正常的點(diǎn)位，并在三腳架上架設(shè)天線，且安置于標(biāo)志中心的上方，以確保對中狀態(tài)及天線基座上圓水準(zhǔn)氣泡的平溫性，如果在有風(fēng)天氣，需采取有效措施對天線進(jìn)行固定。

2.2 布網(wǎng)測量

布網(wǎng)工作也是GPS技術(shù)水利工程測量中的一項(xiàng)重要應(yīng)用。布網(wǎng)的方式要根據(jù)不同的測量任務(wù)決定，例如，在引水工程此類帶狀工程的測量中，為提高測量效率和質(zhì)量，多采用點(diǎn)連式的布網(wǎng)方式或邊連的方式構(gòu)成持續(xù)發(fā)展的三角鎖同步圖形;而對于工程樞紐區(qū)域的施工控制網(wǎng)及變形監(jiān)測網(wǎng)，為進(jìn)一步加強(qiáng)網(wǎng)形的集合強(qiáng)度，并確保GPS控制網(wǎng)的可靠性以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，通常采用邊連式或網(wǎng)連式進(jìn)行布設(shè)。

2.3 堤防工程施工測量

在水利工程的提防工程施工測量中，采用常用的測量技術(shù)時(shí)，平面和高程需要進(jìn)行分級布置，而平面控制點(diǎn)對通視要求較高，分層競速也很難做到均勻，經(jīng)常存在較大的誤差。此外，由于觀測測回?cái)?shù)目較多，觀測的精確度有待提高，同時(shí)受環(huán)境影響較大，高程測量往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而GPS技術(shù)在提防工程施工測量中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)測量，避免了平面控制點(diǎn)累積傳遞的現(xiàn)象，減少了傳播途徑的誤差，有效提高了控制點(diǎn)的精度。

2.4 大型水工建筑物變形觀測

GPS技術(shù)在大型水工建筑物的變形測量中同樣有重要的應(yīng)用。運(yùn)用GPS技術(shù)，通過安置相應(yīng)的儀器，可以對目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的變形觀測，并不需要對基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)定。而如果觀測點(diǎn)由于某種原因不能完成設(shè)置，GPS測量就可以對基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行快速方便的核定，并不需要布置參考網(wǎng)格，有效地提高了工作效率。

3 GPS技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用前景

3.1 災(zāi)害預(yù)警

GPS變形監(jiān)控系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)傳輸、采集和分析等系統(tǒng)組成的一個在線實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)。通過建立GPS變形監(jiān)控系統(tǒng)，對大壩進(jìn)行實(shí)時(shí)的變形監(jiān)測，可以為水利工程災(zāi)害的發(fā)生提供有力的數(shù)據(jù)分析，在大壩變形監(jiān)測工程中的應(yīng)用非常廣泛。

3.2 構(gòu)建GPS

與其他變形監(jiān)測技術(shù)組合成的綜合變形監(jiān)測系統(tǒng)雖然GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用有較強(qiáng)的優(yōu)勢，但是也存在一定的不足，而通過與其他變形監(jiān)控技術(shù)的緊密結(jié)合應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)不同監(jiān)測技術(shù)間的優(yōu)勢互補(bǔ)，從而發(fā)揮最大的應(yīng)用優(yōu)勢，因此，加強(qiáng)與其他變形監(jiān)測技術(shù)的組合利用是GPS技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。

3.3 強(qiáng)化測量技術(shù)人員的專業(yè)培訓(xùn)

GPS技術(shù)雖然在水利工程測量中具有非常大的應(yīng)用優(yōu)勢，但是優(yōu)勢的充分發(fā)揮是以測量人員的操作技術(shù)水平及素質(zhì)為基礎(chǔ)的，因此，應(yīng)不斷強(qiáng)化水利測量技術(shù)人員的專業(yè)培訓(xùn)，確保測量技術(shù)人員掌握GPS的關(guān)鍵技術(shù)。一方面，水利測量技術(shù)人員要勤加練習(xí)，不斷提高操作速度;另一方面，測量技術(shù)人員要注重操作的質(zhì)量，盡量減少人為因素誤差，不斷提高操作的準(zhǔn)確性，確保工作質(zhì)量。

4 總結(jié)

隨著時(shí)間的推移，GPS技術(shù)已經(jīng)得到了充分的應(yīng)用，在工程建設(shè)領(lǐng)域中，也起到了很好的積極作用，不斷提高測量的準(zhǔn)確性，很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)人工測量上的不足。GPS技術(shù)在水利工程的測量工作中，可以進(jìn)一步提高施工建設(shè)的質(zhì)量。在未來，GPS技術(shù)也會實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展，而終端設(shè)備的功能也將會越來越多樣，在水利工程的測量工作中也可以發(fā)揮出更為明顯的優(yōu)勢。本文結(jié)合GPS的特點(diǎn)分析了一些在水利工程測量中的應(yīng)用要點(diǎn)，希望可以給相關(guān)水利工程測量工作的開展提供一些參考。

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