GPS在农田水利工程测量中的分析应用

刘学东

摘要：GPS是全球定位系统的缩写，是一种能够实现远距离测距、定位的系统，主要依托于人造卫星和地面基站。随着科学技术的不断发展，GPS全球定位系统开始被应用于农田水利工程的测量中来，取代了传统测量技术和设备，提高了农田水利工程测绘的工作效率。本文从GPS定位系统入手，分析并探讨GPS定位系统在农田水利工程测量中的具体应用方式，为推动我国农田水利工程设计建设水平提高提供一些思路。

关键词：农田水利工程;测量;GPS

0  引言

GPS全球定位系统，全称为Global Positioning System，是一个覆盖全球的卫星系统。全球定位系统借助覆盖全球的人造卫星来实现对观测点经纬度、高度等参数的采集，从而准确进行观测点的定位、测距。GPS全球定位系统最初服务于军事领域，后进入飞机、车辆、船舶导航领域，目前正在向更加靠近民生的领域发展。农田水利工程测量中应用GPS全球定位系统是一种新的尝试，还需要相应的技术软件作为支持。

1  GPS概述

GPS，Global Positioning System，中文名稱：全球定位系统。全球定位系统主要由空间卫星、地面监控、用户设备三个部分组成，具有高精度、全天候等特点，实现现代社会中能够在多个领域中应用的定位系统。GPS全球定位系统能够精准定位地球上的观测对象，离不开伪距单点定位、载波相位定位、实时差分定位三个原理，其中伪距单点定位提供观测对象的三维坐标，载波相位定位提供相位差，实时差分定位进行实时修正，三者共同作用能够有效提高实时定位的精准度，为GPS全球定位系统的应用奠定了基础。

2  GPS-RTK技术分析

GPS-RTK技术是GPS全球定位系统在测绘领域中应用的主要形式，是一种以载波相位定位技术为基础的实时查分技术，能够将对观测对象的实时测量精度提高到厘米级。GPS-RTK技术的应用需要建立一个包括基准参考站点、流动站点、数据通讯系统的测量系统，能够将基准站点中的观测值等信息传输至流动站点中，流动站点中对比基准站点传输来的信息和采集到的观测数据，形成差分观测值并进行实时处理，最终得到一个厘米级的定位结果。GPS-RTK技术的整个应用耗时约为1s，整个技术的关键就在于对数据传输和实时处理。GPS-RTK测量系统一次建站能够覆盖半径4㎞的测量范围，工作效率较传统测绘技术和设备高很多。且在GPS全球定位系统的支持下，GPS-RTK测量系统的测量精度非常高，厘米级的测量精度基本可以满足当下野外测绘工作的大部分需求。GPS-RTK测量系统的自动化程度高，对人为操作和气候条件依赖程度较低，只要工作环境符合电磁波通视的结果就能够让测绘人员远距离操作，保质保量完成定位测量工作。

3  GPS-RTK 技术在农田水利工程测量中的具体应用方式

与城市相比，农村多分布于更加偏远的地带，我国部分村落分布在偏僻的山区、丘陵、高原、盆地，那里的农田水利工程建设条件更加艰苦，传统的测量技术和设备往往难以获取准确的测量数据，且对操作人员的技术水平要求很高，工作难度高且工作效率低。再加上，针对农田水利工程的测量在野外进行，气候条件、地理条件、交通条件更加受限，测量数据的精度难以保证。将GPS全球定位系统应用于农田水利工程测量领域，能够有效降低测量的工作量和工作难度，提高工作效率和测量精度，以此为基础，能够有效提高农田水利工程的测量效果，为水利工程的设计和建设奠定参数基础。与传统的水利工程测量技术相比，GPS-RTK技术的应用只需要操作人员对测量对象定位，并确定 4 个以上的高等级控制点即可。

3.1  地形测量

想要保证农田水利工程的设计施工质量，充分发挥水利工程的作用，在设计工作开展前做好地形测量十分有必要。掌握了具体的地形地貌才能够选定最佳的建设位置，选择最适合的水利工程建设方式，提高对水资源的控制和利用。GPS-RTK 技术的应用能够帮助操作人员进行快速定位和实时动态测量，获得测量范围内的有效参数，为农田水利工程选址奠定基础。

3.2  水下地形测量

对于农田水利工程而言，水面以上的定位和参数测量很重要，水下的地形测量也不能被忽略。水利工程的基础在水面之下，因此水系地形十分重要，是水利工程设计、建设的基础。传统的测绘技术及设备面对水下地形测量时往往比较比较难以获得准确的测量数据，测量得到的参数对水利工程设计的辅助作用有限。GPS-RTK 技术可以借助探测仪、GPS全球定位系统穿透水体的阻碍完成水下地形测绘，测量得到的数据可直接传输进计算机制成水下地形图，并将地形图的测量精度提高到厘米级，辅助农田水利工程的设计和施工。

3.3  高山区域测量

河流、湖泊等地表水多发于高山融雪，想要对这些地表水进行控制，满足农业灌溉需求，提高蓄水、防洪能力，有相当数量的水利工程需要建设在高山区域之中。高山区域与平原、丘陵区域有所不同，高山区域内由于山石阻挡、林木茂密，信号传递受限程度较高，容易影响信号的采集和数据的接受。应用GPS-RTK 技术时，操作人员也需要尽量选择能够联通多个卫星的点位，或反复多次观测，以保证对高山地区的水利工程设计、建设位置地形的测量准确度。

3.4  密林地区测量

与高山地区相似，有些选定的水利工程建设地点周围弥补林木，预定的观测点处信号容易被树叶、枝条所阻挡，容易在一定程度上影响测量的准确度。且在我国当下的环境保护要求下，测量观测等行为中要尽量避免对林木的大面积破坏和严重破坏，因此，砍伐树木是不可取的。操作人员可以尽量选择树叶、枝条稀疏的位置，去掉信号接收机上方的密集树叶、枝条，在降低对林木本身伤害的基础上提高观测的准确度。

4  结语

GPS-RTK 技术的应用已经逐步代替传统的观测、测量技术，为农田水利工程提供更加高精度的基础参数，有助于提高农田水利工程的设计质量和建设质量，充分发挥出水利工程的环境效益和经济效益。

参考文献

[1] 范鹏康.GPS-RTK技术在农田水利工程测量中的应用[J].现代农业研究，2019（9）：141-142.

[2] 高峰，黄涛.浅谈GPS-RTK技术在水利工程测量中的应用[J].工程建设与设计，2017（16）：83-84.