水庫河道測繪系統GPS應用

張夏 濟南市水文局

就當前測繪技術的應用狀況來看，GPS無疑是最受歡迎且效果最佳的一類。因其精確便捷高效穩定的應用效果，因此在諸多的領域受到了廣泛應用，即便是處在極為惡劣的環境條件下，也能最大程度地保障具體操作的穩定和高效。

1.GPS在水庫河道測繪系統要求

1.1 做好周跳探測

對于GPS接收機來說，由于其接收的信號會隨著時間變化，而載波相位觀測值就是引起其變化的最為重要的時間函數，因此應對其高度重視。特別是在函數曲線出現周跳時，后續的防控一定要處理到位，以免對測量結果造成不良影響。

1.2 做好小波變換控制

對于水庫大壩的變形監測，其中涉及到的小波變換應切實注意，以為信號時頻分析等提供基礎保障，由于監測到的數據對于分析水庫工程運行狀況有極大的促進作用，但礙于水庫大壩所受的外部影響因素較多，且存在著很大的隨機性和不穩定性，因此應充分參照變形產生的歷史數據做深度分析，從而對大壩變形有一定的預測。以下是對以上監測特性的總結

其一，GPS與小波變換融合監測有著明顯的趨勢變化，水庫大壩建成且處在運行時期，其會在自重以及水壓等外部條件的作用下發生徐變反應，進而導致壩體自上游到下游的時效變形。對于一些大型的水庫來說，由于水位通常會保持在正常高準且不放空，因此也就使得水壓在壩體上產生彈性變量，而此時水位則處在一個逐漸上升的狀態。而通過趨勢項分量即可判定大壩位移是否穩定，但這只能反映出一個基本大致的情況。

第二，GPS與小波變換融合有著鮮明的隨機波動特征，由于影響大壩變形的溫度和水壓等是時刻變化著的，因此也就有了其隨機波動的特性。通過這樣的變換監測判定大壩變形，其中并不存在確定性函數，因此也就不能精確地對變形函數曲線予以描述，這樣一來就難免出現一定的誤差。然而對于小波理論綜合預測模型來說，通過對其科學高效的應用，確實能夠對大壩變形整體的時間序列以及趨勢項進行有效的分離，而在對其各項的整合分析之下，監測的精確度也就得到了切實的保障。

2.水庫河道測繪系統GPS準備內容

2.1 水庫河道測繪系統準備階段

（1）明確進行河道測量的目的和有關標準，并簽定具體的執行合同。

（2）準備資料：設計區域各種比例的地形圖以及控制點等資料務必要準備完善；與此同時，測量區域的各個方面也應有充分的了解，例如涉及到的政治經濟因素以及生態環境建設的一些現實性價值等，尤其是與具體工作開展直接相關的氣候等有關條件。

（3）在獲取工程現場地形圖等各類資料以及進行必要勘測的基礎上，制定切實可行的測量檔方案。

（4）立足于工程前期布局，對吃穿住行等各個方面做出精細安排。

2.2 控制測量階段

（1）要想保障河道測量工作的穩定，加密控制網的布設應放在突出位置，一般來看，這樣的布設方式主要有三角網和導線網，如今隨著技術的發展，GPS受到了更多的應用。此處是以現有的設備確定采用GPS網進行布設，需要注意的是，這樣的方式與一般測量并無多大區別，其中涉及到的方案設計以及外業實測和內業數據等都應嚴謹有序地予以實施。技術設計也應引起足夠的重視，后續的測量全部是根據其具體展開，對其的部署可參照有關方提交的任務書以及合同群規定的有關標準。具體來看，主要有測區范圍和測量精度以及提交結果方式等共同構成，與此同時還應保證其整體與國家相關機構規定的技術測量標準保持一致。盡管與普通的測量方式沒有多大區別，且在流程上基本一致，但是現代GPS網測量卻有著突出的優勢，由于無需進行控制點的通視且點位測量精度又比較均勻，因此相對來說其的操作靈活度更高一些。具體實施布網時，務必要確保河道測量各個點位精度的穩定，以使其在后期運行中發揮出最大價值。對于GPS網的施測，以下幾點應切實注意，查勘和選點以及建立標志等一般應與普通測量保持一致，前后環節的順次應把握精準，以切實地保障具體操作的科學高效。

對于GPS控制點的選擇來說，應嚴格遵行以下原則：①點位的環境要求應放在第一位，區域內視野應保證開闊，同時還應保證一定范圍內沒有較大的障礙物，另外還應避開高壓線等微波輻射的干擾；②點位的基礎應確保穩固，以為后期長期高效的運行提供基礎保障；③一般控制點設定在河堤上，為的是保障河道斷面測量的便捷性，各個點位之間的距離處在1km左右即可。選擇完畢以后，應及時做出標志，并協同當地有關部門對其進行管理和維護。觀測時間的確定也應經過深思熟慮以后方可有序進行，測量區域內的經緯度和高程等務必要做到充分的分析，同時還應與衛星等設備的監測數據保持協調，以確保最終測量過程以及結果符合預期。另外，還應按照以上控制網的布置情況確定每天的工作計劃，同時還應將區域內的交通和通訊等條件充分地分析到位，以免引發不可調控的不良情況。

（2）對于河道測量來說，高程控制網無需單獨建立。因其對這方面的要求較高，因此測量方法上務必要保證精細全面，以使其與GPS控制點保持一致。

3.GPS技術在河道橫斷面圖的測繪應用

對于河道縱橫斷面的測量來說，其中涉及到的測繪工作應重點關注，以為后續河道地形圖等的確定提供基礎保障。

（1）斷面基點的測定。測量河道橫斷面之前，務必要首先在河道某岸的河堤區域布設一些斷面基點，這樣的操作一般應參照原有的地形圖具體實施。與此同時，還應組預先設計的有關標準保持一致。如果沒有地形圖可做參照，則可按照一岸每隔50—100m的方式進行具體的操作。需要注意的是，基點的排列應平行于河道的主流方向，并應對其進行規范的編號。另外，各個基點間的距離可借助于量距或是紅外測距等方式予以確定。

（2）河道橫斷面測量。對于河道橫斷面的測量來說，全站儀無疑是最為顯著的一類測量方法。具體來看，首先在某控制點上設置全站儀，并輸入該點的高程和坐標等已知數據，然后對相鄰的控制點進行瞄準，而其已知數據也應一并輸入。一般情況下，全站儀附近任何一個橫斷面的測量都應在其基點上插上花桿，同時河道對岸也應插上花桿，兩個花桿的連線應與河道保持垂直。這些操作完成以后，即可進行斷面點有關方面的設定，密度和間距等的控制務必要保證精確無誤。

（3）斷面數據野外采集。一般情況下，基準線都是在四等GPS控制點附近架設，而流動站和數字式測深儀則應固定在特定位置。對于GPS接收機天線和測深儀換能器的平面位置并不一致，要想精確測量二者之間的關系，就應采用特定的軟件進行有關數據的精細分析，以切實地保障定位和測深等的協調。對于測深儀和RTK來說，通常其所采集的數據是通過一個串口適配器連入計算機，前者為連續測量，后者處于實時跟蹤狀態。對于數據采樣格式的確定，時間間隔以及手動采集等模式皆可視情況做具體參照。因船速控制存在不定性，因此可按距離大小進行定位采集。另外涉及到的靜態水邊高程，也應在聯合測量的基礎上予以精確測量并記錄下來。

（4）河道橫斷面圖的繪制。需要注意的是，全站儀測得的數據應及時傳輸到計算機當中，進而為其及時有效的處理提供保障，如有問題應及時做出調整。

（5）河道縱斷面測量。該部分的測量一般是在各個橫斷面里程樁以及河道最深處和岸邊點等的高程繪制基礎上完成，因此其中涉及到的關鍵點務必要保證精細全面。

4.結語

由以上論述可以看出，GPS測量確實有著顯著的時代優勢。然而要想使其發揮出最佳的測量水平，就應嚴格遵照既定的操作規范和執行標準，由此才能切實地保障所得數據的精確全面。相信在技術不斷改進的基礎上，我國的工程測量等有關領域的施工也會更為科學高效。