水利工程測量實時動態定位技術的應用研究

謝梓楠 龍門縣水利水電勘測設計室

最近幾年，隨著我國經濟的迅猛發展，建筑體系的不斷成熟和發展，使得水利工程的規模也在逐漸擴大。在這一背景下，如何才能夠更加快速準確地對工程進行測量，變成了一個需要思考的問題。實時動態定位技術的誕生解決了這個問題，實施動態定位技術作為一種新型的測量技術，有著準確性高、操作便捷等優勢，在水利工程的施工過程中起到了至關重要的作用。

1.實時動態定位技術的測量原理

1.1 實時動態定位技術的工作原理

實施動態定位技術是一種以實時載波相位差分為基礎的技術。具體工作原理如圖1所示。

根據圖1可知，實時動態定位技術不僅需要基準站采集衛星的數據，還需要將數據的觀測值與站點的坐標等信息傳送給流動站。流動站在接受到來自基準站的信息之后，對采集到的信息與接受到的信息進行對比，從而得出結果。

圖1 工作原理圖

1.2 實時動態定位技術的坐標轉換

實時動態定位技術有著高精準的WGS-84坐標，但是在平常的測量工作中運用到的都是地方坐標系下的坐標，因此就要對WGS-84坐標進行一定的轉換。其中比較常用的轉換方式就是“4參數法”與“7參數法”。

1.2.1 4參數法

4參數法是一種將標準WGS-84坐標下的坐標轉換到地方坐標系的一種方法，一般需要轉換的參數有：

X0：X平移常數

Y0：Y平移常數

Scalk（K）：尺度比

Rotate（A）：旋轉角

其數學模型如下：

公式中的X、Y代表投影后的直角坐標。Xc、Yc代表轉變后地方坐標中的坐標。

1.2.2 7參數法

7參數法更加適用于已經了解了坐標系的坐標系統。可以進行旋轉、平移兩個空間直角坐標系的坐標轉換。所以將測量得到的坐標轉換到所需要的地方坐標系中，進而完成測量任務。7參數的數學模型如下：

為了能夠計算出這7個轉換參數，就至少要有3個公共點。

2.實時動態定位技術在作業時需要注意的問題

實時動態定位技術在作業時，需要通過具體計算方法對轉換的參數進行確認，前提是確認三個或三個以上的已知坐標點。為了確保計算的準確性，就需要保證幾個基準點要覆蓋到整個水利工程的作業范圍，還需要基準點之間保持一定的距離。有時為了能夠更加準確的計算，還需要確定更多的基準點。在進行參數轉換的計算時，一般都是將數據輸入到電子手簿中，通過內置的程序進行計算。因此基準點一定要選在開闊的地方，保證附近沒有其他物體的遮擋，保證能夠接受到GPS衛星信號。考慮到水面、高壓線、建筑物對電磁波都會進行一些干擾，所以在基準點的選擇上，還需要避開湖面、高壓線與無線電發射源。為了避免由于風導致基準點進行晃動影響到測量的準確性，還需要對基準點進行加固，保證基準點的穩定，不會產生晃動。為了提高基準點無線電的有效發射距離，還可以將基準點選擇在高處，確保無線電的有效傳輸。

3.實時動態定位技術在水利工程測量的優勢

3.1 測量的準確度高

在平時水利工程測量時，區域復雜程度越高需要測量點的個數就越多，反之就越少。由于測量點的數量的增加，總體的測量工作也會增多也就會使數據的計算有更大的概率出現偏差。實時動態定位技術的應用，從根本上就解決了人為因素上導致的計算偏差。并且實時動態定位技術可以在一定程度上提高測量的準確性，隨時采集分析數據。除此之外，在測量過程中，可以依據工程要求的不同來選取相應的測繪標準，來提高水利工程施工的準確性。

3.2 測量過程更加快速

在傳統的水利工程測量的過程中，測量人員在工作時需要測量和采集整個施工范圍內的數據，并對測量的數據進行計算和分析。經過大量的運算后才能得出施工區域的基本地理信息。這種方式不僅過程繁瑣，花費的時間長，而且由于人工的計算，很容易讓測量的結果產生偏差。在這種方法中為了確保數據的準確性還需要進行更多復雜工序的測量，增加了數據采集的難度。實時動態定位技術的應用，可以將整個水利工程的施工范圍的信息進行實時的獲取、歸納與總結。并且準確性也大大高于人工計算。這樣就使工程中的測量過程變得比較簡單，減少了測量人員的工作量，實現更加快速有效地測量。

3.3 自動化水平高

在水利工程施工的開展中，為了得到準確的工程測量的數據，需要在施工過程中一定的數據支持。實時動態定位技術的應用可以將整個水利工程的測量過程實現自動化，還可以憑借著高效的計算能力，對采集到的數據進行快速的分析總結。分析數據，并針對不同的情況制定不同措施，很大程度上提升了數據測量的工作效率。由于水利工程中產生的數據信息比較龐大，為了方便保存，實時動態定位技術可以上傳測量的數據，相比較傳統方法而言，可以節省許多保存空間。

4.實時動態定位技術在水利工程測量中的應用

4.1 地形測量

在水利工程施工的過程中，由于需要建設的區域都是在水域周圍，因此必須要對周圍的地形進行測量。在實時動態定位技術的實際操作中，為了確保實際測量數據的效率，需要在水利工程的中心區域建立一個中心控制基準點，其他的基站要根據這個中心控制基準點進行設置。并且每個相關測量點的基站的間隔距離要保證在2000-3500m之間的范圍內。為了確保準確性，可以在水利工程的施工區域內，在不同地點分別安置測量點。再轉換各個基站所采集的數據。在施工過程中，讓各個基站在60s內進行集中測量，每個時段都進行數據的分析，根據多個時間段的觀測數據來計算出平均的觀測值。

4.2 工程平面圖測量

工程平面圖測量也是水利工程測量過程中非常重要的一項工作。實時動態定位技術在對水利工程進行測量時，通常情況下需要進行工程平面測量圖的繪制。在首次進行測量時，就需要繪制1：500的地形圖，并在地形圖上標出其中的控制測量點。為了確保準確性，需要設置多個不同的測量點。根據多個基站采集到的數據進行轉換，在具體測量的過程中需要避免出現坐標差值過大的情況的出現，如果出現這類情況，就需要重新選擇坐標點之后，再對數據進行測量。

4.3 高程測量

水利工程在測量過程中一個重要的部分就是高程測量。在測量時，應用實時動態定位技術，可以選擇控制點進行相應等級的測量。在采集所有數據后，需要根據的測量等級的不同確認誤差范圍后，對測量的數據進行平差處理。如，本次水利工程的測量標準是四等水準測量，那么就應該控制每千米的誤差范圍在0.45cm以內。然后綜合性分析數據才能計算出施工區域的高程數值。高程測量首先需要選擇合適的基準點，對整體的數據信息進行計算，保證準確性。結合以往的工程經驗，保證將誤差控制在極小的范圍內，避免多次測量產生的誤差會出現累加的情況。

5.結束語

實時動態定位技術是一種不斷創新、不斷發展、不斷完善的新型技術，在水利工程測量中可以起到重大的作用。與以往傳統的水利工程測量技術比較也有著非常大的優勢，不僅可以提高測量時的準確性，還能提高整體測量工作的效率。在未來的水利工程測量中，實時動態定位技術一定會發揮出更大的作用。