GPS在水利工程测量的应用探讨

导语：GPS在水利工程测量的应用探讨一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

摘要：针对gps的主要结构及其基本原理进行了分析，初步探讨了水利测量中GPS的应用及GPS的明显优势，深入研究了水利测量应用中GPS的常见问题，展望了水利测量应用中GPS的发展趋势，对于提高GPS在水利工程中的应用水平具有十分重要的促进作用。

关键词：水利测量；GPS；测量精度

1概述

全球定位系统的英文缩写为GPS，主要是利用基于已发射地球卫星的无线式导航系统，每时每刻卫星将三维导航定位信息向地球发射，进而对地心坐标系中地面上某点的三维坐标进行测量，以实现导航或定位功能。转为民用后卫星定位系统技术已在各领域中的应用十分广泛，水利工程测量中相对于传统测量技术而言，其优势主要体现在效率较高、成本低廉、精度较高、工作无需较大强度等方面，具有比较广阔的应用前景，但GPS目前应用水利测量中也存在一些亟待解决的问题。

2GPS及其基本原理

2.1GPS的主要构成。GPS主要由空间卫星群、用户信号接收设备及地面监控系统等三部分所构成。2.2GPS的基本工作原理。GPS共有24颗卫星组成空间卫星群，并在6个轨道平面内平均分布，各轨道平面之间有60度的夹角，卫星轨道以11小时58分为一运行周期，在任何地点和时间，地表都可有效保障对发出的4-11颗GPS卫星信号进行接收。地面GPS控制系统监控卫星工作状态对卫星参数进行改正，将指令发向卫星，以确保卫星运行的正常。GPS信号接收机将信号接收后，用户应用数据处理软件进行处理，以实现导航定位及其它功能。

3水利测量中GPS的应用

在平面控制测量中，类似于传统水利工程测量，GPS也能完成平面控制测量工作。传统水利测量主要采用导线测量方式，而GPS技术在平面控制测量中可采用静态和动态两种定位方式。利用内置软件处理信号，可在较短时间内获得测点坐标的准确位置，进而完成平面控制测量工作。在高程测量工作中，传统测量针对区域性高程测量主要采用水准测量方式，而GPS测量可利用内置软件处理信号获得。在变形测量工作中，相对于传统测量方式而言，GPS技术能够实时测量，并在测量工程中对复杂参考网无需设置，所以可采用GPS技术完成观测大型水工建筑物是否发生变形。尤其是观测点在变形体上与变形区外稳定基准点之间的距离较远，或传统观测仪器在变形体上不便设置观测点时，采用GPS技术可方便观测产生的变形，甚至实现变形观测基准点的稳定性进行校核。

4水利测量中GPS的应用优势

一是具有较高的测量效率。一般情况下，应用GPS测量时对测点的三维定位只需要几秒钟就能获得，即便是不具有稳定的卫星信号时，测点测量任务也能在数分钟内完成。诸如根据每日对1.5个河道断面进行测量计算，至少能够提高测量工作效率不低于70%。二是具有较高的测量精度。GPS技术在不受任何天气影响时，可为用户提供的三维定位具有较高精度。通过验证测量结果可发现，对大地高程采用GPS静态定位技术测量只有3-4ppm的误差，如果测量距离不超过20千米，能够达到厘米级的精确度。采用GPS技术测量可有效避免传统测量中存在的误差累积问题，所以，GPS可达到的测量精度较高。三是不需要相互通视。在测站之间的相互通视是传统测量中存在的最大难题，而GPS具有无需相互通视的优势使测量中的难题得到有效解决。测点地区只要具有开阔的地势，就不能干扰卫星信号，也将提高测点布置的灵活性。四是只有较小的工作强度。采用传统测量设备测量过程中，外界因素随其具有较大的影响，尤其是地物、地形及地貌等因素，在一定程度上将使测量人员增大劳动强度。而地形、气候等因素对GPS技术没有任何限制作用，尤其是不需要相互视通等明显优势，可在短时间内实现测量面积较大及不规则的复杂区域等，进而使水利测量实际需要得到满足，测量人员明显降低劳动强度。五是无需较高的成本。GPS技术可对三维坐标精确定位，并采用数字化、可视化形式对测量资料进行编辑操作。利用一次测量得到的资料信息可实现对水利工程规划、防洪决策、建设及管理等有关工作实际需求的满足。另外，而且GPS技术具有较高的测量效率、较高精度、较小劳动强度等明显优势，使测量成本明显降低。

5水利测量中应用GPS的常见问题

在水利测量工作中，虽然GPS的优点十分明显并在应用中比较广泛，但也还存在很多问题，以下对常见的一些问题进行分析：一是在测量工作中GPS还存在一定程度的误差。随着日益发展的社会经济水平，对工程质量也逐渐提高了要求，在水利测量工作中不断提高了精度要求。虽然在一般情况下GPS技术可提供的精度较高，但在特殊情况下，若障碍物对卫星信号造成一定程度的影响时，将导致误差的发生。尤其是在应用于水利测量工作中，很多原因都造成实际误差高于理论分析误差的程度。二是在水利测量中GPS应用只有较小的力度。随着电子水准仪和电子全站仪等一些测量设备的不断发展，在水利测量工作中可使基本测量要求得到满足。而因GPS测量设备具有较高的价格，对测量人员也具有较高的技术要求，对于水利测量工作中GPS的广泛应用造成一定程度的影响。三是有关测量人员不具有较高的技能水平。相对于传统测量技术而言，在测量中GPS技术只有较短暂的应用时间，很多测量技术人员对其操作技能还无法完全掌握。所以，造成GPS的各种优势不能充分发挥出来，在一定程度上降低了测量效率，甚至在测量工作中发生一些错误，对于顺利实施工程建设造成不利影响。另外，因缺乏相关专业知识，在测量工作中发生很多小问题，有关人员对小问题的处理缺乏及时性，对于水利工程测量工作中GPS的广泛应用也造成不利影响。

6GPS的发展趋势

6.1工作态度严谨，偶然误差尽可能减少。各种测量技术在应用过程中都难免存在一些偶然误差，但可采取一定措施尽可能减小偶然误差。为获得质量较高的测量数据，一定要在工作中采取严谨的态度，使工作责任心不断提高，将偶然误差尽可能减少，从而使测量准确性不断提高。6.2在水利测量中加大GPS的应用推广力度。虽然在水利测量工作中GPS具有效率高、精度高、成本低、无需相互视通等明显优势，在水利测量工作中今后应进一步加强对GPS的宣传力度，使GPS在水利测量中不断扩大应用范围。6.3对测量技术人员加强培训，使其测量技能进一步提高。只有将GPS测量的基本操作技能深入掌握，才能开展水利测量工作中充分利用GPS的优势，要求有关技术人员应加强个人在相关专业知识方面的学习，进而提高相关业务素质。一是提高操作速度，在上岗前要求操作人员应加强练习，直至符合工作岗位的实际要求方可上岗工作。二是操作应认真准确，尽可能减少各种失误。基于操作速度，提高对操作员操作质量的重视程度，避免由于人为原因造成测量工作中出现错误，进而使工程产生更严重的失误。三是扩大知识面，在发生一些小问题时，应总结分析积累经验，避免对技术人员的依赖性，从而造成测量速度降低的情况。

综上所述，通过对水利测量应用中GPS常见问题的分析，并展望了水利测量应用中GPS的发展趋势，对于提高GPS在水利工程中的应用水平具有十分重要的促进作用。

参考文献

[1]董书晓，甘淑.不同地形条件下多种GPS高程拟合模型的适应性研究[J].大地测量与地球动力学，2018（9）.

[2]艾斯克尔•努尔.全球定位系统（GPS）技术在水利工程中的应用[J].水利技术监督，2017（11）.

[3]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）.

[4]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，2017（15）.

[5]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，2018（19）.

[6]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，2017（12）.

作者:宋立明 单位:五常市水政水资源办公室