GPS在航道测量中的运用探讨

董正全

摘 要：GPS被广泛的应用在现实生活中的各行各业，为人们带来了绝对的方便快捷，加快了社会前进的脚步。本文介绍了GPS技术及其应用，并应用进入到航道测量中的具体探讨，水深、测深等等都可以利用这项技术在计算机得到准确的数据，提高调查的效率。两者的结合运用，使得我国能在航道测量中进一步的完善，取得科技经济上高效益。

关键词：GPS技术 航道测量 运用分析

航道测量中会受到自然天气、人为测量的影响，采用一般原始的方式容易造成测量的数据不完整，数值不符合实际情况。采用GPS技术，可以利用严谨的科学技术得到更加精度的数据值，为后续的工程提供有益的准备工作，未来GPS在航道测量中的运用前景将具有很良好发展态势。

1.GPS在航道测量中的运作基础

GPS技术由GPS卫星、GPS用户设备，地面支持系统三个模块组成，它们个体之间相互作用成一个整体，各个部分相互独立组成一个可以运作的系统。

GPS卫星一共由24颗构成，任何一个轨道平面上都有4颗，各个运行轨道的平面上与赤道之间会产生一个为60°的夹角，为了满足作用到整个地球上空，在不同平面上的各个卫星要具备40°的夹角。卫星运行的高度为2.02×1000km，每一次运转一周的时间为11时58分钟。为了达到每一时刻的每一个地区能有卫星运行定位，在此地区上空一般会出现4颗多卫星，而这些卫星它们所具备的功能一致。

地面支持是由三大块组成，监控、主控、注入三大站台。负责接受卫星的数值，通过一系列的计算后，会输入到主控台，经过了运算分析会得出需要的信息，之后这些信息便会注入到卫星内，则卫星会具有这些信息并且存储起来。用户设备负责追随接受卫星信号，会自行进行后期的处理。用户设备内有天线、有电池、处理器、存储器、显示屏等部件可以在接受卫星的信息后进行处理，以具体位置呈现出来，就是设备所在的地点的经纬度、海拔。

2.GPS在航道测量中的原理

GPS是在以实时变化的数据为基础，能够随时取得被观测点的三维坐标。它在测量航道上的运作原理是：天空中的卫星运作定位时，接受的机器能够获取到，在空中特定位置时具有特定的夹角的卫星，可以持续不断的观测到卫星的运作；从卫星传来的信息，地面具有分析处理的性能，通过这些信息可以得到作用接受的时间长度，还可以知晓卫星传来信息的具体内容，通过以上的信息，通过运算可以得出需要测量的点的具体的坐标，运行的空间距离和运行的时间。

GPS在航道测量中的原理是通过使用测量距离交会的方法找到具体位置。卫星会发出的带有测量距离和指导航向的信息，其中卫星发出的信息也会包含着卫星本身的具体坐标，使用者通过接收信号的机器，会在同一时间接受到来自卫星发出的信息，一般卫星数量都会大于等于3颗。经过计算分析这些从卫星上发来的信息，包括计算得到的它们的坐标，测得接收信号的机器与各个卫星之间的长度，具备以上数据后，就可以通过使用测量距离交会的方法找到具体位置。依靠测量距离的方法，GPS确定位置的主要方式有三种，在GPS在航道测量中使用卫星定位瞬间确认河道上需要测量的点的经纬度，相应的使用测量深度的仪器测量出测量点的深度，经过这些测量，便可以得到测量的数据经纬度和深度。

3.GPS在航道测量中的应用实例分析

3. 1工程概述

以京杭运河徐扬段大王庙-蔺家坝船闸疏浚工程为例，本工程施工设计起点位于刘山船闸下游1.7km，终点位于刘山船闸下游与中运河交汇处，航道等级为二级，护岸结构（含新建驳岸）按3级水工建筑物设计，航道里程为69.836km，实际疏浚长度为65.443km。航道标准：驳岸段航道最小口宽为110m，底宽为60m，航宽为74m，设计水深4.0m，最小弯曲半径540m。本次航道整治范围为0K+000～69K+836；主要工程包括水上方93.17万方、水下方375.13万方、新建护岸长10294米、修复护岸长82761米。

3.2应用方法分析

3.2.1设施准备

基于航道测量需求，选择用GPS技术时，所需准备设施主要包括硬、软件两个组成部分，如GPS卫星接收器、探测航道的仪器、计算机、探测专用的软件。另外，若要得知一个航道的深度，还必须要提前准备本航道地图、固定仪器以及收放仪器的捆绑绳。在测量前需要驾驶员将仪器固定在船的一头，GPS接受线设置在测量深度仪器杆上方，并将所有仪器与计算机相连接，进行预备测试。

3.2.2测量要求

（1）到需进行测量的任务区域进行实地勘察，选择适当的GPS点，同时对附近的高等级GPS点进行勘测，以便在测量过程中实现联测，提升测量精度。对于GPS选点，首先要考虑便于船舶停靠的地方，或者可以避免控制点易遭到破坏的地点。

（2）对于GPS控制网的布置，要充分考虑航道两岸的地形及物体，同时针对作业时的卫星状况及测量精度进行设计处理。

（3）对于GPS观测所得数据应及时传入到计算机中，可以采用相关的转换软件处理数据，同时及时整理数据信息，保证观测数据搜集的质量。

（4）对GPS点坐标及平差进行计算，并将测量数据传输到计算机中，得出最后的角度及距离平差，计算出平面坐标和高程。

结合本航道工程施工特点来看，航道整治里程较长，并且地形差异较大，这样在应用GPS进行测量时，就需要针对不同路段地形特点来进进行管理。要求驾驶员驾驶船在预设好的航道断面线前进，保持在小于或等于每时10千米的匀速行驶速度，记录需要保持在20m或者30m设置一个断面，每个断面2m设置一个测点，然后进行计算机录取数值，包括点的坐标和水的深度数值。利用软件进行分析，即可得出需要计算的航道宽和深。大大减少了工作的时间，劳动效率得到了提升。

3.2.3应用结果endprint

以碎部测量来说，对全站仪和GPS测量的结果进行比较，这两样之间的差值区间基本上在2厘米到3厘米之间，最多不可能多余5厘米。但是GPS测量方法计算分析只需要很少的控制点，一个基准站可以覆盖二十多里，位置比较固定，实际应用效率更高。并且，GPS参与分析的人员比较少，基本情况下需要1个人或者两个人，在测量河道深度时，具备的优点非常明显，相比较全站仪而言，需要的人员要多出2人到4人。在进行测量河道深度和地貌时，选择GPS，能增大作用效果，控制成本，取得优质的测量数值。

3.2.4GPS在航道测量中的应用优劣分析

GPS在航道测量中的应用，充分表现出了优势，如观测站之间不需要通视，对于观测目标的定位精准度高，观测所需时间较短，操作简单，能够实现全天候作业等，由此大大提升了航道测量的精准度，减少了人力、财力、物力的损耗。从效益上考虑，GPS可以完全的把地球覆盖起来，使它作用的地理面积就是地球本身的面积，任何一个使用者都可以被覆盖到，进行弹道或者完全的轨道测；卫星的精确度很高。由于所花费的金钱成本较高，虽然它的效率好，但是由于它的价格昂贵，在价格方面还是值得考虑。在市场上，2台GPS设备要花费三十万以上，而全站仪则需要十万以上即可入手，若长年累月在户外进行测量，若选择全站仪，返修率比较低，功能良好；若选择GPS，经过风吹日晒极其容易损坏，而它的返修价格也很高。综上，对于航道测量中是否选用GPS，应当充分考虑航道测量工程的应用可行性，如果应用此项技术，应当做好后期的维护工作，避免设备出现损坏，以实现航道测量效率及质量的提升。

4.结语

GPS定位技术在新的世纪发挥着愈来愈重要的作用，提高了测量的速度。在对航道测量智能化的测量完全的取代以往古老的测量方式。使用航道测量时，可以完完整整的反应出航道内的深度和河道内的地貌图，由于它的功能性良好，符合现代的航道的取值测量。全站的仪器是一项发展良好的器械，会在未来起到主要的作用。在户外的检测数据时，综合利用GPS技术和全站仪，对于现实的情况，得到了贴合实际的结果。

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