基于GPS技术的水电站库区淤积测量研究

刘振山

（中国水利水电第八工程局有限公司 湖南长沙 410004）

GPS是20世纪80年代出现的全球定位系统，其作为一种全新的三维定位测量技术。GPS系统一共由24颗卫星组成，这24颗卫星当中，有3颗是作为备用的。这24颗卫星被安排在6个轨道面中，单独1个轨道面拥有4颗卫星。GPS系统同时处于地平线上的卫星数量也是不断变动的，其随着时间和地点的变化而变化，同时位于地平线上的卫星最多有11颗，最少4颗。GPS技术拥有不少的优势，其并不受时间和地点的限制，不仅如此，其测量点之间并不需要互相通视。正是这些优点，让GPS技术得到了很快的发展，大范围地应用于各个领域。例如水电站库区淤积量的测量，利用GPS技术可以很好地解决之前无法有效测量的难题。

1 GPS技术的水电站库区淤积测量原理

随着我国计算机、通信技术的飞速发展，也促使了GPS产生了实时动态差分的定位方法，这种定位方法是以载波相位观测值为基础的实时动态定位技术，其能够实时地将水电站库区的淤积的检测结果准确及时地反映出来[1]。通过GPS实时动态差分定位技术，基准站能够将其在水电站库区的观测数据以及观测点经过数据链的方式发送给移动站。移动站十分重要，其承担了着很多任务，不仅负责接受来自基准站的数据，还需要对GPS观测到的数据进行采集，不仅如此，其还要在系统之中将差分观测数据进行处理。

这些年来，GPS实时动态差分定位技术得到了很大的发展，其凭借着GPS无比准确的定位能力以及回声测深技术，成为了现阶段水下地形测量的最佳方法，这种技术正是目前水电站库区淤积测量十分需要的[2]。要想准确地计算出水库容量其基础很大程度上是由水下地形测量的精准度决定的。通过GPS实时动态差分定位技术的运用，可以最大程度地采取数据，并且其数据十分精准，且速度很快。

测深仪的工作原理是通过超声波在不同介质表面会发生反应的特点来进行深度测量的。该设备的超声波从探头发出，通过对发射波以及反射波形成的时间差来进行测量。移动站到达水电站库区的某个位置，会利用GPS对水深以及位置同时展开测量，这样就能够得到水电站库底的任何位置的三维坐标。将GPS实时动态差分定位技术运用在水电站库区淤积测量中，比起其他普通的方法，很明显，其测量速度更为迅速，大大减少了测量的工作量，不仅如此，其测量的数据额十分精准，简单可靠。

2 GPS技术的水电站库区淤积测量中使用的设备

将GPS实时动态差分定位技术运用于水电站库区淤积测量需要使用的仪器设备主要包括GPS基准站1台、移动站1台、数字化测深仪1台、计算机1台、对讲机4部、测量船1只。通过这些设备，就可以展开水电站库区淤积的测量。

3 GPS技术的水电站库区淤积测量的应用

3.1 水电站库区概况

某水电站库区完工，其主要是以工农供水、发电等为主。这些年来，其采砂量比较大，为了了解其库容变化，运用GPS技术对其淤积进行测量，目的就是为了得到该水电站库区当前的准确状况。

3.2 测量过程

该水电站库区规模很大，其水库的水面面积也很大，这也导致淤积测量的工作量很大。该水电站库区的淤积测量工作：

（1）准备工作。准备工作要求有关的人员到位，对检测仪器要进行检测，排除其可能的故障。还需要准备充电、船只、导线等。

（2）转换参数，根据该水电站库区管理局给的控制点坐标，利于GPS的固定站和移动站设置好参考坐标等，并将当地坐标系转换成四参数。

固定站架需要安装在管理处的天台，并对周围的环境进行检查，确定不存在信号反射物，不仅如此，还要确保GPS观测卫星信号的质量指标，这样就能保证流动站能够处于有效的信号辐射范围，这样GPS系统所传输的数据才能确保稳定。

（3）选择航迹线，需要沿着水电站库区布置好测线，并且根据有关规定，在布置测线的时候需要将间距保持在20m的距离，并保持测线的平行。而沿着测线的测点布置距离则是5m，不过，测点布置的密度并不是一成不变的，在靠近库尾、测线等方位则需要加大测点的密度，这样可以更加真实地将水下的地形充分反映出来。对水下地形变化很大的地方，需要增加测点的密度。

（4）测量设备的安装连接和测试，测深仪、移动站等安装完毕后，就开始接通计算机，接下来就是开始联机，以保证测量设备处于最佳状态。

（5）仪器的校准核对以及初始值的设置，这一步是每天都要做的任务，每天在测量之前都需要对仪器进行校对，保证其参数的正确，并把测量船通过导航开到预定的位置，然后展开测量工作。

（6）启动测量船，这一步就是开始测量的时候，测量船运行的轨迹和速度需要依靠导航软件来控制，需要保证测量线之间的距离。为了保证测量的精确程度，需要将测量船反复的调试校对，稳定船速。

（7）对有关数据进行记录与储存，事实上，实际的水电站库区淤积测量工作中，绝大多数据都会自动记录，这极大地减少了记录的工作量。

4 结束语

综上所述，比起其他普通方法来说，通过GPS技术对水电站库区淤积测量具备不少的优势。比如GPS技术在测量工作中国的各种数据都是自动生成的，这对于水电站库区淤积测量工作而来极大地减少了其部分工作量。不仅如此，因为GPS技术的数据采集是实时动态的，这样就可以确保其数据的真实性，其优点还不止于此，其还具备准确，反应速度很快等优势。通过GPS技术对水电站库区淤积进行测量，就可以明确其淤积情况，从而对水电站库区展开针对性的调整与整治。不仅如此，GPS技术也为水电站库区的安全与可靠提供了依据，这对后续的水电站库区工作有些不小的益处。事实证明，GPS技术已经在很多水电站库区得到应用，得到了高度的肯定，值得推广应用。

[1]周涛.安康水电站库区淤积与库容测量研究[D].西安：长安大学，2014.

[2]吴顺鹏，粱巧秀，李晓霄.黄河大峡水电站库区淤积测量及现状分析[J].甘肃水利水电技术，2017（02）：30～32+36.