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摘要：

在計(jì)算機(jī)技術(shù)和空間定位技術(shù)快速發(fā)展的背景下，實(shí)現(xiàn)了gps全球定位系統(tǒng)，它是一種高精度控制測(cè)量自動(dòng)化系統(tǒng)，可以自動(dòng)化采集、處理、以及測(cè)量數(shù)據(jù)，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、不受通視條件限制、功能多、全天候、精度高等。本文主要研究在水利工程測(cè)量中，全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：

GPS；水利工程；測(cè)量應(yīng)用

GPS技術(shù)在不斷地發(fā)展，在水利工程測(cè)量中，應(yīng)用GPS技術(shù)不僅可以降低成本、提高效率和精度，而且還不需通視，因此，大部分用戶(hù)都青睞于使用該技術(shù)。GPS的定位系統(tǒng)非常準(zhǔn)確，其精度可以精確到厘米單位，由基準(zhǔn)站所發(fā)出的GPS高精度定位數(shù)據(jù)，可以在短短幾秒內(nèi)通過(guò)現(xiàn)在的RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法就能得到，因此，在水利工程測(cè)量中將廣泛地推廣使用GPS技術(shù)。

1GPS系統(tǒng)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用原理

利用GPS信號(hào)接收機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)水利工程中的定位測(cè)量。在GPS系統(tǒng)中，其一個(gè)重要設(shè)備即是GPS信號(hào)接收機(jī)，它由電源、主機(jī)、天線(xiàn)這三個(gè)部分組成的。通過(guò)該設(shè)備能夠有效快捷地控制信號(hào)，從而有利于GPS系統(tǒng)在水利工程中的測(cè)量定位。大地型接收機(jī)是水利工程測(cè)量中經(jīng)常使用的設(shè)備，按照接收的衛(wèi)星信號(hào)頻率該設(shè)備被分為兩種，一種是單頻接收機(jī)，其測(cè)程大概是15千米，另一種是雙頻接收機(jī)，其測(cè)量距離超過(guò)數(shù)百公里。最近幾年，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）接收機(jī)的出現(xiàn)，又大幅提高了測(cè)量效率，它通過(guò)無(wú)線(xiàn)電臺(tái)改正基線(xiàn)站的差分，并發(fā)給移動(dòng)站，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位。

2GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2．1數(shù)據(jù)可靠、無(wú)誤差累計(jì)由于天氣的變化不會(huì)對(duì)GPS技術(shù)造成影響，所以，其提供的三維空間的位置和實(shí)時(shí)時(shí)間十分準(zhǔn)確；同時(shí)，GPS技術(shù)在現(xiàn)實(shí)工程應(yīng)用中的精度可以準(zhǔn)確到厘米，并且測(cè)量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，雖存在有一點(diǎn)點(diǎn)的誤差，但已使工作人員的工作質(zhì)量得到了提高。

2．2測(cè)量速度快將GPS技術(shù)應(yīng)用到整個(gè)水利工程的測(cè)量過(guò)程中，并且在4等水準(zhǔn)精度點(diǎn)上面構(gòu)建基站，這樣的話(huà)可以使流動(dòng)站依附在工作人員的身上，在一般情況下測(cè)量的速度比較快，只是需要花費(fèi)幾秒鐘的時(shí)間，就能完成整個(gè)定位的工作內(nèi)容，從而在某種程度上提高了工作人員的工作效率。

2．3降低工作人員的工作強(qiáng)度普通水平的測(cè)量就本身來(lái)說(shuō)非常容易受到地物、地形的制約。因此，為了能夠獲得有較為準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，要求測(cè)量人員有非常大的工作強(qiáng)度，與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比較來(lái)說(shuō)，GPS技術(shù)自然地理優(yōu)勢(shì)明顯，不容易受到地形的影響，這樣就可以非常容易實(shí)現(xiàn)對(duì)大區(qū)域面積的測(cè)量，進(jìn)而滿(mǎn)足不同水利工程的不同需求。綜上所述，GPS技術(shù)能夠在很大程度上降低工作人員的工作強(qiáng)度。

2．4節(jié)約測(cè)量成本GPS技術(shù)能夠非常準(zhǔn)確的定位三維空間坐標(biāo)，進(jìn)而將河道斷面數(shù)字化、可視化，除此之外還能夠?qū)⑵錅?zhǔn)確的顯示在GIS電子化地圖上，從而實(shí)現(xiàn)編輯操作。結(jié)合以上分析可以發(fā)現(xiàn)，一次測(cè)量就可獲取多方面的資料信息，為工程的建設(shè)、規(guī)劃防洪和管理等提供非常準(zhǔn)確的信息，在很大程度上降低了成本。

3GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用

3．1GPS外業(yè)測(cè)量選點(diǎn)是GPS外業(yè)測(cè)量中最關(guān)鍵的步驟。在選點(diǎn)之前，我們必須對(duì)有關(guān)測(cè)區(qū)的地理位置、標(biāo)型狀況、標(biāo)架狀況等進(jìn)行詳細(xì)地收集，以做好充分的準(zhǔn)備工作，從而提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。與常規(guī)測(cè)量相比，GPS的不同之處在于其觀(guān)測(cè)工作是開(kāi)機(jī)觀(guān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)安置。在安置無(wú)線(xiàn)時(shí)應(yīng)注意天線(xiàn)基座上的圓水準(zhǔn)氣泡需整平，其點(diǎn)位要正常，同時(shí)，使用三腳架架設(shè)天線(xiàn)，并在標(biāo)志中心的上方直接安置；如果出現(xiàn)大風(fēng)天氣，應(yīng)從三方向分別固定無(wú)線(xiàn)。

3．2GPS系統(tǒng)在水利工程測(cè)量中的內(nèi)業(yè)計(jì)算通過(guò)GPS網(wǎng)平差，以及基線(xiàn)解算，來(lái)計(jì)算測(cè)量工程的內(nèi)業(yè)。在進(jìn)行基線(xiàn)解算時(shí)，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)去，待結(jié)算結(jié)果出來(lái)后，檢查其精度，從而將閉合差和Ratio值控制在允許的范圍之內(nèi)。另外，還需要應(yīng)用GPS網(wǎng)平差，在實(shí)際過(guò)程中，平差可使用商用軟件。

3．3GPS布網(wǎng)工作下面是GPS布網(wǎng)工作：一般使用點(diǎn)連式或邊連式組成連續(xù)發(fā)展的三角鎖同步圖形，來(lái)測(cè)量引水工程等線(xiàn)路及帶狀工程；一般使用邊連式或網(wǎng)連式，來(lái)布設(shè)工程樞紐地區(qū)的施工控制網(wǎng)，以及變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，從而提高網(wǎng)形的幾何強(qiáng)度，以使GPS控制網(wǎng)數(shù)據(jù)更精確、更可靠。

3．4實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量方法選擇某一定位知點(diǎn)，并將GPS接收機(jī)安裝在這一基準(zhǔn)站上面，以便現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)每一個(gè)可見(jiàn)衛(wèi)星，然后將觀(guān)測(cè)到的數(shù)據(jù)和測(cè)站信息，通過(guò)無(wú)線(xiàn)電傳送設(shè)備，傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，即RTK的主要工作流程。流動(dòng)站在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)電接收設(shè)備接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，依據(jù)相對(duì)定位的基本原理，基準(zhǔn)站與流動(dòng)站通過(guò)差分解算該數(shù)據(jù)和本身觀(guān)測(cè)到的數(shù)據(jù)，得出相應(yīng)的兩觀(guān)測(cè)站之間的相對(duì)位置，從而流動(dòng)站所在位置的三維坐標(biāo)得到解算，并實(shí)時(shí)輸出與存儲(chǔ)。

4工程實(shí)例

下面是某水利樞紐工程所有建筑物的級(jí)別，其中屬于4級(jí)建筑物的是施工圍堰等臨時(shí)性建筑物；屬于1級(jí)建筑物的有引水閘、引水閘口門(mén)防護(hù)兩側(cè)盤(pán)頭、泵站；屬于3級(jí)建筑物的有下游翼墻、以及引水河道。由于該工程施工規(guī)模大，必須嚴(yán)格按照三角網(wǎng)及導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)測(cè)量的要求，建立供施工使用的平面控制網(wǎng)，同時(shí)，在工程施工之前，還需結(jié)和業(yè)主或監(jiān)理工程師提供的平面控制點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)，在建立的三角高程控制網(wǎng)時(shí)，可采用城市一級(jí)測(cè)量，設(shè)立的控制網(wǎng)需上報(bào)監(jiān)理工程師，由其進(jìn)行審定。

4．1檢查、復(fù)核測(cè)量樁志對(duì)業(yè)主提供的樁志，以及有關(guān)測(cè)量資料，如建筑物中心軸線(xiàn)、三角網(wǎng)點(diǎn)、和水準(zhǔn)基點(diǎn)等進(jìn)行復(fù)核檢查，如果發(fā)現(xiàn)樁志位置有移動(dòng)或精度不高等問(wèn)題時(shí)，必須上報(bào)給監(jiān)理工程師，并及時(shí)復(fù)測(cè)加固，補(bǔ)測(cè)，以確保其符合施工要求。在施工過(guò)程中，測(cè)量重要標(biāo)點(diǎn)是水準(zhǔn)點(diǎn)和控制中心線(xiàn)樁，因此，需穩(wěn)定、可靠的布置控制樁，并做好測(cè)量和檢查核對(duì)記錄，同時(shí)設(shè)置二級(jí)可供相互檢查核對(duì)，以避免出現(xiàn)差錯(cuò)。

4．2平面控制測(cè)量（1）三角網(wǎng)基線(xiàn)的設(shè)置。分別在樞紐閘站和內(nèi)河河道內(nèi)設(shè)置一條三角網(wǎng)基線(xiàn)，為使測(cè)設(shè)精度達(dá)到規(guī)范要求，各個(gè)三角網(wǎng)的角度應(yīng)保持在30°到120°范圍內(nèi)。（2）平面位置測(cè)定。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量復(fù)核中可使用直接測(cè)量法，對(duì)于本工程建筑物之間的距離，可使用三角網(wǎng)法進(jìn)行測(cè)量。如果建筑物之間的測(cè)量距離和控制樁間距相一致，則對(duì)可對(duì)建筑物進(jìn)行測(cè)定，并計(jì)算復(fù)核測(cè)量數(shù)據(jù)，確保軸線(xiàn)間的距離符合規(guī)范的測(cè)量精度要求，然后計(jì)算多次的測(cè)量結(jié)果的平均值，進(jìn)行施工定位測(cè)量。

4．3水準(zhǔn)控制測(cè)量（1）水準(zhǔn)測(cè)量。在選擇水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，為便于后期施工，應(yīng)選擇通視良好、安全性高、可靠性高、離樞紐閘站較近的地方。根據(jù)規(guī)范要求，該工程的水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)設(shè)精度必須在四級(jí)水準(zhǔn)及以上。在設(shè)置地質(zhì)較差位置的基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，可使用輔助點(diǎn)，以確保施工測(cè)量的準(zhǔn)確性。需強(qiáng)調(diào)的是，測(cè)量不轉(zhuǎn)鏡最好不要超過(guò)3次，且前后視距要盡可能保持相同長(zhǎng)度，并在永久性建筑物上設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)。在工程施工過(guò)程中，根據(jù)工程實(shí)際情況，引測(cè)水準(zhǔn)控制點(diǎn)至合適的施工區(qū)，其測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置不能少于2個(gè)，并閉合測(cè)量點(diǎn)。此外，適時(shí)采取人工保護(hù)測(cè)點(diǎn)，以確保測(cè)設(shè)的準(zhǔn)確性。（2）變形觀(guān)測(cè)。根據(jù)業(yè)主提交的控制點(diǎn)，觀(guān)測(cè)基點(diǎn)的測(cè)量精度水準(zhǔn)要求三、四等級(jí)。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，在閘站基坑開(kāi)挖中埋入預(yù)定位置，結(jié)和其發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)整個(gè)基坑的穩(wěn)定情況進(jìn)行分析，以制定出安全方案。

5結(jié)語(yǔ)

GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用廣泛優(yōu)點(diǎn)明顯。在水利工程測(cè)量中，通過(guò)GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，在充分掌握了GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程，以及應(yīng)用方法基礎(chǔ)上，給以后GPS的更廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。進(jìn)行水利工程測(cè)量中，在利用GPS技術(shù)的時(shí)候，測(cè)量結(jié)果的精確度和實(shí)用性要特別注意，這是采用GPS技術(shù)測(cè)量的關(guān)鍵所在。

參考文獻(xiàn)

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作者：符利 單位：廣東水電二局股份有限公司