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GPS在水利工程测量中的应用探讨蒙新明

发表时间：2020/9/25 来源：《基层建设》2020年第17期作者：蒙新明王光辉

[导读] 摘要：现如今，随着社会经济的飞速发展，水利工程也迅速发展起来。

        威海水利工程集团有限公司山东省威海市 264200
        摘要：现如今，随着社会经济的飞速发展，水利工程也迅速发展起来。水利工程测量体系中，GPS技术得到了广泛应用，在水利工程的发展中取得了显著成绩，优势体现在成本低、效率高、精度高，降低了操作难度，充分提高了测量精度，是未来长期发展的主要测量手段，充分促进了经济效益和竞争实力的提高。
        关键词：GPS；水利工程测量；应用
        引言
        目前，GPS技术在水利工程行业中的应用范围逐渐扩大，精准度也在不断提升，在水利工程测量方面具有效率高、准确度高、成本较低等众多优势，有效地分析GPS技术在水利工程测量中的应用特点，加大GPS技术在水利工程测量中的应用范围，对于提升水利工程行业的发展水平具有重要意义。
        1GPS技术在测量工作中的应用原理及特征
        1.1技术原理
        随着科学技术的发展，GPS在很多领域都得到了广泛应用，原理就是借助发射的三颗或以上的卫星，根据接收机发射给出的指令需求，针对某时某地给出的导航讯息加以分析，然后建立起相对应的数学模型，在精密的核算后，把接收机所在的地方加以设定，并实现获取精准定位资讯的效果。
        1.2特点
        （1）GPS这项技术的应用，让原本彼此需要通视的测量站，不再要求通视，这极大地精简了测量操作的流程。在以往的测量作业中，这是不能实现的。正是因为这项技术的运用，测量站就算是不进行彼此通视也可以实现对位置的选定，让测量作业变得更简洁。
        （2）整体的定位系统精确程度相较于之前更高。借助双频GPS接收机所测得的结果，其精确程度和红外仪测量得出的精确程度相差无几，不过红外线测量仪在对距离进行测量的时候精确度就不够理想了，这种情况下，使用GPS技术就不会有这种问题。
        2GPS在水利工程测量中的应用
        2.1GPS放样测量技术
        GPS放样测量技术的工作原理是借助RTK测量技术，根据测量项目的实际测量情况进行相关点以及相关线路放样的操作。在此过程中，工作人员需要注意中点坐标以及各个静态网的坐标点和坐标范围，根据实际坐标点对应的三维坐标进行相应的转换，在将转换后的点输入进GPS流动站中进行后续的测量操作。放样测量技术可以将测量的精确度保证在50毫米之内。在此过程中，测量人员需要注意的是在进行线路放样时，要根据放样的特点进行相关中心线的制作，得出的相关文件参数要输入GPS的流动站接收机中，在此过程中要保证放样点与线路放样中心线的关系，通过合理的规划以及现场正确的放样操作，就可有效地保证放样测量的精确度。
        2.2外业测量
        外业测量中对测量点的合理选取是水利工程外业测量中的一个重要问题，只有选择最佳的测量位置，才能更好地开展测量工作，并获得较准确和有效的测量数据和结果。因此，测量人员可以充分应用GPS技术对测量区域内的地理信息进行深入的了解，在对这些信息进行综合分析的基础上得出最合适的测量点，然后开展外业测量。GPS观测区别于常规测量的不同之处是天线安置和开机观测两方面，在外业测量实际应用中，天线要安置在正常的点位，并在三脚架上架设天线，且安置于标志中心的上方，以确保对中状态及天线基座上圆水准气泡的平温性。如果在有风天气，需采取有效措施对天线进行固定。
        2.3布网测量
        布网工作也是GPS技术在水利工程测量应用中的一项重要内容。

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布网的方式要根据不同的测量任务决定，例如，在引水工程此类带状工程的测量中，为提高测量效率和质量，多采用点连式的布网方式或边连的方式构成持续发展的三角锁同步图形；而对于工程枢纽区域的施工控制网及变形监测网，为进一步加强网形的集合强度，并确保GPS控制网的可靠性以及数据的准确性，通常采用边连式或网连式进行布设。
        2.4实时动态定位
        实时动态定位以静态定位和动态定位两种为主，将静态定位和动态定位有效结合起来，并在水利工程测量中进行灵活应用，从而获取到需要的准确数据。
        （1）静态定位。在静态定位过程中，需要利用GPS接收机，通过静止的观察和监测，并在此过程中对未知数及相关数据进行计算，如果所测得的结果变化较为平稳，则表明与要求相符，可以对其结果进行使用。当测量结果变化较大时，则表明存在一定的误差，因此需要进行再次测量。通常在具体测量过程中，当利用普遍测量技术来实施测量时，由于受到的影响因素较多，这就会导致测量结果误差较大。而利用静态测量方法不仅测量过程较为简单，而且随着自动化程度的不断提升，定位精确度也不断提高，有效地保证了所获取数据的准确性。
        （2）动态定位。动态定位就在某一定点观察几分钟后，按照最初的设计，以一定的间隔自动进行观测和采样。按照目前的技术水平，精确度已经达到毫米级别。动态定位较静态定位灵活，因而，在水利工程的测量中有着更为广泛的应用前景。例如完成地图测绘、纵断面的测量、横断面的测量等，若是运用一般的仪器是很难测得的，而利用动态定位模式就能很轻松地解决。整个测量过程不需要通视，且其测量精度达到1～2cm。因此，它具有一般仪器所没有的优点。
        3GPS技术在水利工程中的应用前景
        3.1灾害预警
        GPS变形监控系统是由数据采集、传输和分析等系统组成的一个在线实时分析系统。通过建立GPS变形监控系统，对大坝、水闸等进行实时的变形监测，可以为水利工程灾害的发生提供有力的数据分析，在大坝、水闸等建筑物的变形监测工程中应用非常广泛。
        3.2构建GPS与其他变形监测技术组合成的综合变形监测系统
        虽然GPS技术在变形监测中的应用有较强的优势，但是也存在一定的不足，而通过与其他变形监控技术的紧密结合应用，可以实现不同监测技术间的优势互补，从而发挥最大的应用优势，因此，加强与其他变形监测技术的组合利用是GPS技术发展的一个重要方向。
        3.3强化测量技术人员的专业培训
        GPS技术虽然在水利工程测量中具有非常大的应用优势，但是优势的充分发挥是以测量人员的操作技术水平及素质为基础的，因此，应不断强化水利测量技术人员的专业培训，确保测量技术人员熟练掌握GPS的关键技术。一方面，水利测量技术人员要勤加练习，不断提高操作速度；另一方面，测量技术人员要注重操作的质量，尽量减少人为因素误差，不断提高操作的准确性，确保工作质量。另外，测量技术人员要在不断地学习和实践中，提高细节问题的处理能力，促进测量效率与质量的整体提高。
        结语
        综上所述，GPS技术应用于水利工程项目测量中的优势十分明显，可以减少相关工作量，而且测量的过程也十分简单，消耗的时间不长，获取的数据精准度也相对较高，备受水利工程测量工作者的认可，所以得到了推广使用。然而，GPS技术的应用尚未成熟，仍存在精准度方面的问题，因而在未来应用发展的过程中，应积极采取必要的优化措施，在科学技术快速发展的背景下，推广使用GPS技术，使其在水利工程测量中的价值得以充分彰显。
        参考文献：
        [1]马洪滨，董仲宇.多面函数GPS水准高程拟合中光滑因子求定方法[J].东北大学学报，2018（10）.
        [2]韩忠芳，董学刚，王西亮，等.GPS测量在黄河下游河道测验体系建设中的应用[J].水利技术监督，2018（15）.
        [3]李柏森，王兵，付贵军.手持型GPS在水利测量工作中的应用[J].东北水利水电，2019（19）.
        [4]于小平，杨国东，王凤艳，等.GPS高程拟合转换正常高的研究[J].测绘科学，2019（12）.