GPS在農田水利工程測量中的分析應用

劉學東

摘要：GPS是全球定位系統的縮寫，是一種能夠實現遠距離測距、定位的系統，主要依托于人造衛星和地面基站。隨著科學技術的不斷發展，GPS全球定位系統開始被應用于農田水利工程的測量中來，取代了傳統測量技術和設備，提高了農田水利工程測繪的工作效率。本文從GPS定位系統入手，分析并探討GPS定位系統在農田水利工程測量中的具體應用方式，為推動我國農田水利工程設計建設水平提高提供一些思路。

關鍵詞：農田水利工程;測量;GPS

0 ?引言

GPS全球定位系統，全稱為Global Positioning System，是一個覆蓋全球的衛星系統。全球定位系統借助覆蓋全球的人造衛星來實現對觀測點經緯度、高度等參數的采集，從而準確進行觀測點的定位、測距。GPS全球定位系統最初服務于軍事領域，后進入飛機、車輛、船舶導航領域，目前正在向更加靠近民生的領域發展。農田水利工程測量中應用GPS全球定位系統是一種新的嘗試，還需要相應的技術軟件作為支持。

1 ?GPS概述

GPS，Global Positioning System，中文名稱：全球定位系統。全球定位系統主要由空間衛星、地面監控、用戶設備三個部分組成，具有高精度、全天候等特點，實現現代社會中能夠在多個領域中應用的定位系統。GPS全球定位系統能夠精準定位地球上的觀測對象，離不開偽距單點定位、載波相位定位、實時差分定位三個原理，其中偽距單點定位提供觀測對象的三維坐標，載波相位定位提供相位差，實時差分定位進行實時修正，三者共同作用能夠有效提高實時定位的精準度，為GPS全球定位系統的應用奠定了基礎。

2 ?GPS-RTK技術分析

GPS-RTK技術是GPS全球定位系統在測繪領域中應用的主要形式，是一種以載波相位定位技術為基礎的實時查分技術，能夠將對觀測對象的實時測量精度提高到厘米級。GPS-RTK技術的應用需要建立一個包括基準參考站點、流動站點、數據通訊系統的測量系統，能夠將基準站點中的觀測值等信息傳輸至流動站點中，流動站點中對比基準站點傳輸來的信息和采集到的觀測數據，形成差分觀測值并進行實時處理，最終得到一個厘米級的定位結果。GPS-RTK技術的整個應用耗時約為1s，整個技術的關鍵就在于對數據傳輸和實時處理。GPS-RTK測量系統一次建站能夠覆蓋半徑4㎞的測量范圍，工作效率較傳統測繪技術和設備高很多。且在GPS全球定位系統的支持下，GPS-RTK測量系統的測量精度非常高，厘米級的測量精度基本可以滿足當下野外測繪工作的大部分需求。GPS-RTK測量系統的自動化程度高，對人為操作和氣候條件依賴程度較低，只要工作環境符合電磁波通視的結果就能夠讓測繪人員遠距離操作，保質保量完成定位測量工作。

3 ?GPS-RTK 技術在農田水利工程測量中的具體應用方式

與城市相比，農村多分布于更加偏遠的地帶，我國部分村落分布在偏僻的山區、丘陵、高原、盆地，那里的農田水利工程建設條件更加艱苦，傳統的測量技術和設備往往難以獲取準確的測量數據，且對操作人員的技術水平要求很高，工作難度高且工作效率低。再加上，針對農田水利工程的測量在野外進行，氣候條件、地理條件、交通條件更加受限，測量數據的精度難以保證。將GPS全球定位系統應用于農田水利工程測量領域，能夠有效降低測量的工作量和工作難度，提高工作效率和測量精度，以此為基礎，能夠有效提高農田水利工程的測量效果，為水利工程的設計和建設奠定參數基礎。與傳統的水利工程測量技術相比，GPS-RTK技術的應用只需要操作人員對測量對象定位，并確定 4 個以上的高等級控制點即可。

3.1 ?地形測量

想要保證農田水利工程的設計施工質量，充分發揮水利工程的作用，在設計工作開展前做好地形測量十分有必要。掌握了具體的地形地貌才能夠選定最佳的建設位置，選擇最適合的水利工程建設方式，提高對水資源的控制和利用。GPS-RTK 技術的應用能夠幫助操作人員進行快速定位和實時動態測量，獲得測量范圍內的有效參數，為農田水利工程選址奠定基礎。

3.2 ?水下地形測量

對于農田水利工程而言，水面以上的定位和參數測量很重要，水下的地形測量也不能被忽略。水利工程的基礎在水面之下，因此水系地形十分重要，是水利工程設計、建設的基礎。傳統的測繪技術及設備面對水下地形測量時往往比較比較難以獲得準確的測量數據，測量得到的參數對水利工程設計的輔助作用有限。GPS-RTK 技術可以借助探測儀、GPS全球定位系統穿透水體的阻礙完成水下地形測繪，測量得到的數據可直接傳輸進計算機制成水下地形圖，并將地形圖的測量精度提高到厘米級，輔助農田水利工程的設計和施工。

3.3 ?高山區域測量

河流、湖泊等地表水多發于高山融雪，想要對這些地表水進行控制，滿足農業灌溉需求，提高蓄水、防洪能力，有相當數量的水利工程需要建設在高山區域之中。高山區域與平原、丘陵區域有所不同，高山區域內由于山石阻擋、林木茂密，信號傳遞受限程度較高，容易影響信號的采集和數據的接受。應用GPS-RTK 技術時，操作人員也需要盡量選擇能夠聯通多個衛星的點位，或反復多次觀測，以保證對高山地區的水利工程設計、建設位置地形的測量準確度。

3.4 ?密林地區測量

與高山地區相似，有些選定的水利工程建設地點周圍彌補林木，預定的觀測點處信號容易被樹葉、枝條所阻擋，容易在一定程度上影響測量的準確度。且在我國當下的環境保護要求下，測量觀測等行為中要盡量避免對林木的大面積破壞和嚴重破壞，因此，砍伐樹木是不可取的。操作人員可以盡量選擇樹葉、枝條稀疏的位置，去掉信號接收機上方的密集樹葉、枝條，在降低對林木本身傷害的基礎上提高觀測的準確度。

4 ?結語

GPS-RTK 技術的應用已經逐步代替傳統的觀測、測量技術，為農田水利工程提供更加高精度的基礎參數，有助于提高農田水利工程的設計質量和建設質量，充分發揮出水利工程的環境效益和經濟效益。

參考文獻

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[2] 高峰，黃濤.淺談GPS-RTK技術在水利工程測量中的應用[J].工程建設與設計，2017（16）：83-84.