GPS技术在水利工程测量中的应用要点探析

张金超

（黄山市水电勘测设计院 安徽黄山 245000）

GPS技术在水利工程测量中的应用要点探析

张金超

（黄山市水电勘测设计院 安徽黄山 245000）

随着我国测量技术的不断发展，GPS技术在水利工程测量中得到广泛的应用。因此，对GPS测量技术的应用要点进行研究具有非常重要的意义。本文首先对GPS测量技术的优势进行简单的介绍，重点对GPS技术在水利工程中的应用要点进行分析，最后分析了GPS测量技术的应用前景，希望为今后水利工程的发展做出贡献。

GPS技术；水利工程；测量技术；应用要点

引言

水利工程是社会发展的基础设施之一，在防洪、发电、灌溉等方面发挥着非常重要的作用。工程的项目建议、可研、设计、施工方案的制定等都必须建立在精确的勘察测量基础上。因此，工程测量对后续工作的开展有着直接的影响，必须确保工程测量的精确性，时效性。否则会大大影响水利工程的进度及质量。以往水利工程建设大多采用的是传统的测量方法，传统的测量方法工作量大、效率慢，而且精确度相对较低，难以满足当前社会对水利工程的要求。随着我国测量技术的不断进步，CPS技术已经普及并在水利工程中得到广泛的应用。

1 关于GPS技术

GPS技术又叫全球定位系统，最早出现于20世纪60年代，最初是美国军方用其进行情报搜集的一种方法，后来其应用范围不断扩大。GPS技术由地面控制系统、空间部分和用户设备三大部分组成。地面控制系统负责对卫星传回的信息进行处理，又可将其分为主控制站、监测站和天线等；空间部分是由24颗卫星组成，可以对地球进行全方位的观测；用户设备是利用GPS信号接收机对卫星进行跟踪，并对数据进行分析处理，即可获取准确的三维坐标。

2 GPS技术在水利工程测量中的应用优势

GPS系统的三大功能有：导航、测量和授时。具有非常多的优势，如加快测量速度，较高的定位精准度，操作简便，适应范围广，能够提供三维坐标，全天候作业，无地域限制。具体来说，GPS系统除了进行高程、平面测量外，还能进行测时测速，自动化程度高，随着我国GPS技术的不断改进，智能化操作将会迎来新的曙光，本文对以下几点优势进行详细阐述：

2.1 数据可靠、无误差累计

在作业半径和作业范围一定的条件下，综合考虑测量的精度要求及地形特点，进行合理的控制布网及操作，GPS测量技术在水利工程中的应用，除了能够快速的完成一般控制测量外，还能够对碎部点的三维坐标进行精确的测量，而且，在控制网合理的情况下，GPS测量技术的高程测量精度能够达到厘米，因此就有精度高，数据可靠的优点，甚至不存在误差积累问题，极大的提高了水利工程测量的质量。

2.2 测量速度快

GPS测量技术在水利工程中的应用，在测区高等级控制网已完成的情况下，通常利用当地已经成熟的CORS站或利用基准站配合流动站的方法，使流动站附于测量人员身上，进而实现快速测量，通常只需几秒的时间就能对测点进行准确定位，提高了水利工程测量的效率。

2.3 降低工作强度

在GPS技术普及以前，进行水利工程测量时，特别是在山区，由于受到地形、地物等环境因素的影响，要获得准确的测量数据，必须进行严格的控制测量，既费时又费力。GPS测量技术的应用，受地形条件、气候条件、空气能见度的限制较小，可以实现对水利工程复杂区域和大面积的测量，使用于不同类型的水利工程测量，因此，GPS技术在数量工程中的应用加大的降低了测量人员的工作强度。

2.4 节约测量成本

由于GPS技术具有精度高、速度快的特点，在野外即可实现将测量成果进行可视化、数字化处理，并将其显示在GIS电子地图上，进行现场编辑。同时，进行一次测量就能够获得多方面的资料信息，为水利工程的工程规划、建设、防洪和管理等工作的开展提供重要的资料信息，大大的降低了水利工程的测量成本。

3 GPS新技术在水利工程测量中应用要点

水利工程一般都建设在山区峡谷中，传统的测量技术很难满足要求。为了能够精确的掌握坝址和工程的总体布局，需要利用更先进的测量技术获得很好的测量资料，GPS新技术在水利工程测量中的应用很好的解决了这一问题。GPSRTK的测量精度能够达到1×10-6，具有很高的精确。本文对GPSRTK新技术在水利工程中的应用要点进行详细的分析。

3.1 加密控制点

水利工程测量，不但施工条件复杂，而且精度要求非常高，因此需要耗费大量的人力、物力和财力。然而将GPSRTK技术应用在水利工程中，辅助加密控制点测量，配合使用全站仪，在15km2范围内布置3～5个测量控制点就能够实现基础控制点的布置。利用控制点进行GPSRTK的校准，然后采用1+2的模式进行水利工程测量，2个走点人员每天可以完成不少于40个加密控制点的测量。而且可以实现厘米级别的测量精度。采用GPSRTK技术对水利工程加密控制点进行测量的过程中，不需要对之前的控制点进行对望就能够实现初期的校准。

3.2 水下地形测量

水下地形测量是水利工程中最难的一个工序。精准的水下地形测量在水利工程建设中起着至关重要的作用。传统水下地形测量通过利用全站仪、六分仪和三杆分度仪，但由于水下地形非常复杂，测量条件比较恶劣，测量范围有限，因而测量精度较低。GPSRTK技术在水利工程中水下地下测量中的广泛应用，能够达到理想的测量效果。GPSRTK水下地形测量技术主要是通过GPS、测深仪和笔记本电脑连接在一起，利用导航软件进行精准的定位，并引导测量船在指定的水面上航行，GPS和测深仪将数据实时传输给电脑，利用专业软件对收集到的数据进行处理，并将相应水下地形图绘制出来。通过大量工程实践表现，GPSRTK水下地形测量技术大大的提高了测量工作的效率，提高了水利工程测量精度，并且数字水下地形图的绘制为地理信息系统的建立创造了有利的条件。

3.3 施工放样

施工放样测量是GPSRTK水利工程测量技术的最大优势。GPS稳站建立后，可以快速的对于整个水利工程范围内进行高密度的放样测量，这是因为RTK每2s就能够精确定位一个点的三维坐标，因此，水利工程施工放样测量速度不取决于仪器而是取决于走点人员的走动速度。然而走点人员可以利用沙滩车或山地自行车等辅助工具，提高对整个测量区域的走点放样速度，进而实现水利工程高速放样测量。甚至在采用1+2测量模式使可以同时配置4个人员，可以大大缩短测量时间，进而对整个水利工程完成放样测量工作，对水利工程的建设和管理具有非常现实的意义。

3.4 数字化地形图测量

在水利工程开始前，需要对周边一定范围内的地形进行控制，这种控制对于水利工程的蓄水面积和村庄及其他设施的搬迁规划具有非常重要的意义。水库蓄水位置一般设置在山区，其地形比较复杂，则地形控制点比较密。用全站仪进行测量时，由于视野的局限性需要频繁移站，有时对一个水库的地形控制点测量需要几个月的时间，消耗大量的人力、物力和财力。当GPS加密控制点测量技术用于水利工程后，只需要在测量区域内设置几个控制点，然后采用GPSRTK，在短短几周内就可完成对整个测量区域进行数字化地形图测量。

3.5 地物GIS数据采集

在水利施工过程中，需要对一些地物进行GIS数据采集，比如文物的保护，新建或改建的信号塔及其他公共基础设施。在进行这些地物数据采集时，由于测量点数少，如果单独使用全站仪利用附近的控制点进行测量，达不到理想的控制效率。而当采用GPS进行稳站测量时，可以很容易的对这些地物点进行精确控制。

4 GPSRTK在水利工程中应用中应注意的事项

GPSRTK测量数据的质量和诸多因素相关，提高GPSRTK在水利工程测量数据的质量是关键。因此，为了避免GPSRTK在水利工程测量中出现错误，进而提高测量精度，必须进行GPSRTK进行测量质量控制。

4.1 进行点校正

利用已知点对所测区域点的正确性进行校核，利用实测已知点对GPSRTK测量结果进行校核。每次初始化结束后，先对附近测过1～2个RTK点或对高精度控制点进行重测，对比两次测量的数据，确认误差在允许范围内，才可以重新进行GPSRTK测量。

4.2 电台频率控制

电台是GPSRTK水利工程测量过程中关键设备，电台的频率在保证水利工程测量精度上起着关键性的作用。电台频率应根据地形的不同或不同干扰源的条件下合理采用，保证测量数据传输过程中的质量。

GPS测量技术在水利工程中广泛应用，GPSRTK是在GPS基础上进行的技术改进，拥有更加先进的测量模式。GPSRTK测量技术应用在水利工程时完全不会受外界客观因素的影响，比如：天气、交通、自然灾害等，利用GPSRTK测量技术在提高测量精度的同时大大的降低了测量成本。

GPSRTK在水利工程中的应用具有一定的优势，但是，必须注意仪器的选择，选择带有抑径板天线的接收机，测站点的选择应该满足GPS测量规范要求，充分发挥其长处，做好水利工程的测量工作。

5 结语

综上所述，GPSRTK测量技术能够有效提高水利工程测量的精度和效率。但在进行相关水利工程测量时，要注意GPSRTK技术应用的规范性。通过规范GPSRTK操作程序，降低因素对GPSRTK测量的干扰，最大程度的提高GPSRTK在水利工程测量的精准度，保证水利工程测量工作顺利完成。

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TV221

A

1004-7344（2016）03-0090-02

2016-1-12

张金超（1974-），男，工程师，大学本科，从事工程测量工作。