试述GPS技术在水利工程测量中的应用

李昆明 杨凯

【摘要】加强对GPS技术在水利工程测量中的应用的研究，有利于提高GPS技术在水利工程测量中的应用水平，具有重要的现实意义。本文笔者对GPS技术在水利工程测量中的应用进行了分析和探讨。

【关键词】GPS技术；水利工程；测量；应用

前言：在水利工程测量工作中，必须加强 GPS 技术运用的研究，对 GPS 测量方法进行充分的掌握，为今后的水利工程测量定下基础。在进行GPS 技术的运用过程中，必须对测量结果的精确度以及实用性进行保证。

1 GPS 技术在水利工程测量中的优点

在水利工程的建设过程中，工程的测量工作会受到很多因素的影响，如果仅采用普通的测量技术便会受到地形、天气状况等因素的限制，因此，在这种情况下，如果想要使所获得的数据更加准确，测量工作人员的工作量就会增大，测量周期也会延长，使得测量成本不可避免的增高。但是，如果采用先进的GPS 技术进行工程测量，由于不同因素的影响，可以顺利地完成对环境情况较为复杂的大面积测量，满足水利工程中的測量要求，并能够有效地降低测量工作人员的工作量，缩短工期，从而降低测量成本。

2 GPS 技术在水利工程测量中的运用

2.1 高程测量

GPS 技术在高程测量中主要是对地面的测量点进行三维定位，测验人员可以直接分析解读卫星所发射出的点播信号，进而读出所有地面目标测量区域内测量点的大地高，接着再通

过水准测量的方法测量出高程异差和正常高，这些步骤完成之后，可运用 GPS 水准高程测量方法对区域网内的公共点的正常高进行联测，在得出公共点的高程异差之后，利用数据拟和的方法得出地面目标测量区域其他测量点的正常高。

2.2 地形测量和变形测量

2.2.1 地形测量

在水利工程的测量过程中，水下地形测量工作的难度较大，同样，如果采用 GPS 技术也可有效地解决传统测量方法所遇到的问题。在水下地形测量过程中，在测量水深之前可以先在水下放置两个 GPS 接收机，然后将测量所得的数据进行计算得出参数，再对水下测量点进行定位测量，通过转化参数得到水下深度等数据，最后运用相关的软件将各项数据进行整合，得出水下地形图。

2.2.2 变形测量

在水利工程中，对于水利建筑的地基、水库大坝以及堤坝外围地面等是否有变形的情况进行监测也非常重要。在变形测量中运用 GPS 技术，可在远离水利建筑的位置放置 GPS 接

收机，同时选择几个固定的基准点，并在已经出现变形情况的区域内放置 GPS 定位，同时选择测量点。通过自动的测量，将测量数据不间断地传输到数据处理中心，再经过计算得到变形情况的相关数据。将 GPS 技术运用到变形测量中，使得测量难度较大地降低，提高了水利工程测量效率。

2.3 渠道管线测量

渠道管线测量作为水利工程测量中的一个重要组成部分，其本身有着分布散乱、线性放射的特点，因此导致这一部分的测量工作所需的人力物力和时间较大。在利用 GPS 技术进行测量时，只需要有设计高程、转角等相关的技术参数，就能够非常准确地确定测量点，无须浪费人力和物力，有效地减少了工作人员的数量和工作量，并节约了技术设备资源。

3 GPS 技术在各种水利工程测量中的常规应用

3.1 水力发电机组安装测量中的应用

对于水利发电机组的各个组成部分来说，各个元素对数据精度都具有较高的要求，这需要构建出非常精密的网络；与此同时，对于 GPS 技术来说，其本身在网络构建层面上具有非常明显的优势特点，网络布局灵活多变、自动化程度非常高，可以实现在三维空间中的测量以及全天候的工作，提高了工作人员的工作效率。

3.2 在堤防工程施工测量中的应用

在如今的水利水电工程应用中，如果简单采取常用形式对堤坝工程进行测量，那么气平面和高程就需要分级别进行布置，其中平面控制点就需要通视技术，分层竞速并不是非常均匀，误差积累也相对较大，另外考虑到观测测回数目较多，观测的精确程度较大，以及受到观测环境的影响，高程测量不仅费时，也非常费力，有的时候还需要返工。然而如果充分利用动态测量的话，那么各个平面的控制点之间就不存在积累传递的现象，误差的传播途径也会在一定程度上得到减小，进而使得控制点的精度得到提高。

3.3 在大型水工建筑物变形观测中的应用

如果采取了 GPS 技术，那么就可以实时进行变形观测工作，就现实情况来说，如果能够放置仪器的话，那么就可以很好地实现目标点的变化工作，此时并不需要对基准点来进行设定，假设出现某种原因而使得观测点不能够很好设置的话，那么GPS 测量就可以快速方便的对基准点稳定性进行核定，不需要布置繁琐的参考网络，进而减少工作的时间，在一定程度上提高工作的效率。

3.4 在水工隧洞的贯通中的应用

如果是在流量小、落差大的地区来构建引水式电站的话，那么就需要充分利用施工控制网，以确保引水隧洞能够顺利贯通，与此同时，还可以将水库中的水通过引水隧洞的形式输送到发电站厂房。因此采用 GPS 技术可以在很大程度上简化测量的工作，也可以采用 GPS 技术去测定洞口点的相对位置，既节省工作量提高了工作效率，又使测量进度得到提升。

3.5应用于外业工作测量

首先是选点和立标，选点有一定的原则，如地面基础要牢固，尽量选择视野开阔、障碍物较少处；因GPS技术主要是靠信号传递来完成测量，所以信号不能被干扰，这就要求周围200 m内不能有无线电发射源，而且距离高压线至少50 m，否则高压运行时可能会产生电磁场干扰信号；为避免多路径效应，也尽量避开大面积水域；如果有旧测点且还能使用，就不必再找新测点；在给点位做标志时，标石要坚固稳定耐久。其次是测量计划。测量工作较多，为实现及时高效高精准度的测量，需提前制定好测量计划。编制可见性预报图之后，合理选择卫星的几何图形强度，并要安排好观测时间和具体位置，以获得最佳效果。在观测时，为保证测量精确度，要做好每一个细节。如安装GPS接收机天线时确保圆水准气泡居中，观察定向标志线是否指向北方；安装结束后，还要在其周围120°三个方向上测量天线的高度，将差值控制在3 m以内。

4 GPS 技术的应用前景

4.1 加强对于灾害的预警

建立 GPS 变形监控，在线实时分析系统来对大坝进行变形监测，这种系统主要是由数据传输、采集和分析处理等若干个部分组成的，可以使监测数据得到有效分析和处理，为灾害的发生提供有力的数据分析，因此在大坝变形监测工程中得到广泛的应用。

4.2 构建 GPS 与其它一些变形监测技术组合成的综合变形监测系统

为了能够进一步克服 GPS 技术在变形监测中的不足，因此可以适当地采用变形技术，从而将其它变形监测技术和 GPS 技术紧密结合在一起，进而构成综合性的变形监测系统，可以在一定程度上实现不同监测技术之间优势的互相补足。

4.3 构建误差改正模型

所谓的误差改正模型，实际上也就是通过对误差的机制、特性以及产生的原因进行研究分析，最终构建相应的理论分析模型，从而实现提高 GPS 定位数据精度的目的。

4.4 强化测量技术人员的专业培训力度

就现实情况来说，要想充分合理使用 GPS 技术来进行水利测量，就需要充分掌握 GPS 关键技术，要求员工具有这些基本素养：首先是快速的操作速度，需要员工勤加练习，符合要求才能上岗；另外，操作的准确性。操作员还要注重操作质量，不能因为人为原因导致测量错误，进而导致工程出现大的失误；除此之外，还需要具有丰富的知识面，如果出现一些细节问题，可以及时对其进行处理。

5 结语

在水利工程测量工作中，将 GPS 技术运用其中，是水利工程测量工作的一大突破，将为测量工作带来突破性的进展，极大地提高测量的效率、精确度、节省人力物力。

参考文献：

[1]高连胜. GPS 技术在水利工程测量中的应用[J]. 测绘与空间地理信息，2010（ 3） ：166 -167 +170.

[2]张卫东. 浅析 GPS 技术在水利工程测量中的运用[J].河南水利与南水北调，2012（ 24） ：41 -42.