浅析GPS高程测量在水利水电工程中的应用

邵冬梅++王喆

摘 要：工程测量对于水利工程建设具有重要作用，是确保工程建设质量和安全的基础。近年来，随着现代科技的发展，GPS技术在工程测量中得到良好应用。本文从GPS高程测量技术的基本概况出发，系统探讨该项技术在水利工程建设中的应用。

关键词：GPS技术；高程测量；水利水电工程

在社会经济迅速发展的今天，水利水电工程的规模不断增大，为确保工程建设质量必须做好相关测量工作。高程测量对于水利水电工程而言有着重要意义，对测量精度有极高要求，而应用GPS技术进行高程测量不但可以提升工作效率，还可确保测量的精准度，有助于实现高程测量的现代化、信息化和数字化[1]。

一、GPS高程测量的基本概况

所谓GPS高程测量，就是把GPS技术应用到地面点大地高测定中，直接或间接把地面点大地高予以确定。此种测量方法精度和测量效率都很高，在工程高程测量中逐步得到应用。在利用该方法测量时，需记录好相关数据、掌握测算方法，按照步骤操作。

一是明确相关概念，大地高就是地面点沿地球法线至球面距离；而正常高就是地面点至似大地水准面距离，地面点正常高通常是确定的，两者之差即高程差。

二在GPS高程测量时，需先完成高程转换，这就需要先把大地高和正常高间的差值计算出来，进而进行两高值间转换。

三GPS高程测量易受外界因素影响，所以，为保证测量结果的精准度，需要不断改进和完善此项测量技术。

二、GPS高程测量在水利水电工程中的应用

（一）应用现状

在水利水电工程的测量中，GPS高程测量通常是进行相对测量定位，应用L1、L2载波相位提升提升测量的精确度，往往是通过载波相位进行局域差分的测量，通过差分法计算出不同接收机间的一次差，然后根据此次结果算出二次差，再通过计算得到两个差获得待定基线长度，然后确定所涉及的关键技术。操作方式一般是根据算法模型来决定的，当前常用的算法模型有RTK作业、静态作业等模式，尤以静态作业模式常用，原因在于该种模式测量有较高的精确度、适用面广，且该方法更适用于水利水电工程变形高程测量中[2]。而RTK作业模式具有迅速、实时、精确度高等特点，更适用于数据收集、采集或工程放样等作业中，而对于水利水电工程的高程测量还需进一步研究及开发。

现阶段，GPS高程测量在水利水电工程测量中得到较为广泛有效的应用，我国有些重点水利水电工程项目就应用到此项技术。比如：南水北调工程的西线工程，即长江中下游段就应用了此项技术。本次应用中，高程精度已达四等水准精度，可以看出GPS高程测量可对四等水准之下的精度实现准确测量。此外，大量测量研究表明，在确定GPS高程测量的测图等高距，可达到测图等高距达1m高程控制精度。

（二）具体操作

一是选择测量点及埋设。应选交通相对比、通达、开阔区域设为GPS点，且区域土质应坚实，也可设点在稳固建筑上，以便埋设及定时观测，同时还可确保GPS点可长时间的得到保护。相邻的两个GPS点间要保证能相互看到，换言之，就是把某点设于地形相对复杂、四周高山区域，应确保视线内无大量障碍物，进而有效避免卫星信号接收受到影响。GPS测量点需要设在和高压线路或其他发射源有一定距离的地方，该距离必须在100m以上，同时周边也应避开干扰性大的信号。GPS测量点在埋设中所选用的土模应为混凝土，且应采用现场浇灌方式完成，在核心部位需置入一定的钢筋，以有效加固和保护。

二是科学有序观测。在观测时通常需要启动3台GPS信号接收机，进行同步观测和分析，且要保证同步配备5颗以上卫星，使GDOP数值在8以下，在静态作业中，同步观测时间需要在40分钟以上，如果卫星状况不佳时，则需要适当增加观测时间，而观测高度角要设为10°，每隔15秒采集一次数据，在观测时需要参照有个技术规范，严格按照操作流程观测把相关有价值的原始数据妥善记录下来。在各项测量工作完成之后，对高程测量数据进行系统、全面、科学的处理，自基线计算到测量质量检核，再到网平差等过程，最终获得所测工程的精确高程值。

（三）注意事项

当然，在水利水电工程中进行GPS高程测量必须注意这几方面的问题：（1）应重视几何水准法的应用，这是水利水电工程高程测量中最为常用的一个方法，但该方法的作业效率较低，所以，要特别重视GPS高程测量的科学性研究，以确保水利水电工程测量的精准度。（2）GPS在轨卫星数据是是有限的，在对空视线受到阻挡的情况下，无法有效保障水利工程水电工程高程的正常测算，必然会影响到定位精确度[3]。（3）GPS高程测量在实际应用中，要解决好这几个问题：一是GPS高程测量仅仅得到的是大地高，而水准测量需正常高数值，所以，似大地水准面的确定在高程测量中极为关键；二是似大地水准面在确定时，需应用测区及周边数学高程、重力场、大地水准等模型，并应用中立法技术开展重力似大地水准面计算，再通过平面似合方式来完成重力似大地水准面纠正参数计算，最后应用纠正参数对似大地水准面精度予以分析和计算。

三、结语

总而言之，GPS高程测量是信息时代下测绘技术不断进步的结果，而把它充分应用到水利水电工程测量中，可有效提升工作效率，确保精准度，但在应用中仍需要注意一些问题，这就要求对该项技术进一步研究，以提高其适用性和可行性，使其技术优势得以充分发挥，为水利水电工程建设给予技术和数据支持。

参考文献：

[1]李吉华.GPS高程测量在水利工程中的应用[J].黑龙江水利科技，2014，7（12）：159-160.

[2]吴恒友，罗天文.EGM2008重力模型GPS高程测量在水利工程中的应用[J].数字通信世界，2010，14（6）：511-512.

[3]党碧江.GPS高程测量技术在水利工程测量中的应用[J].中国高新技术企业，2011，4：117-118.