GPS 测量技术在水利水电工程测量中运用分析

引言

随着高新技术的持续发展，水利工程测量已从传统手动操作逐步迈向数字化。GPS 能够高效率的从定位卫星获取精准的位置数据，这使得对地面的全面、高清监控得以实现。这种结合数字化、信息化的管理模式，一方面克服了传统的手工测量方法在精度、效率上的局限性，另一方面极大地提升了施工管理的智能化与精细化水平。为进一步提升水利水电工程的建设质量，增强其运维效果，本文对GPS 测量技术在水利水电工程测量中运用进行分析，推动水利水电工程建设效率与质量的稳步提升。

1GPS 测量技术工作原理概述

GPS 测量技术的工作原理是在被测量位置安装一个 GPS 接收器，通过卫星信号实现对测量现场的调查分析，之后把收集的信息传递到GPS 接收器中，完成信息采集。在采集测量信息时，因为地面卫星和 GPS 接收器的空间相对位置会发生改变，逐步形成和测量位置相关的三维数据模型，以进一步了解被测量区域的整体情况，从中获得较为全面且具体的测量数据。GPS 操作系统也被称为全球定位操作系统，在应用全球定位操作系统中，较为常见的方法为距离交会法，其工作原理是将GPS 接收器作为重要设备，将其设定在指定位置，所设定位置不具备随意性，往往具有严格要求。由于GPS 接收器并不了解在哪些时段可以接收卫星信号，而且卫星信号传输缺少稳定性，所以通常要求获取三颗以上卫星的接收信号，以满足信号接收要求，让信号被充分接收，之后根据获取的信号完成数据分析，该过程应使用对应的技术手段，保证数据分析结果的准确性。常见技术手段有 ANS 技术、CNS 技术，这些手段能够实现接收器与卫星信号的充分连接，并且精准评估两者之间距离，实现对卫星精准定位，获取三维数据模型。

2GPS 测量技术优势分析

2.1 准确性高

GPS 测量技术是卫星导航技术与地质测量结合形成的，与传统测量方式相比，其测量准确度更高、效率更快，并且可以实时接收信息，保证测量信号的稳定性。在水利工程测量中，将 GPS 测量技术应用其中，不仅能够保证测量质量，也能提高测量效率。虽然在使用GPS 测量技术的过程中，易受外界信号影响，但是随着技术改革发展，其必将满足水利工程测量的基本要求。

2.2 使用便利

在科技改革发展的过程中，GPS 测量技术的发展水平已越来越高，接收机更新速度加快，不仅呈现了自动化特点，也为技术使用提供了便利条件。GPS 测量技术具备集成化功能，操作简单，使用便利。

2.3 数据处理及时

在应用GPS 测量技术时，其可以实现对各种测量信息记录的保存，为后续测量数据核对工作的开展提供便利。相比传统纸质测量数据，GPS 测量技术可以实现对测量数据自动化保存，对于测量人员而言，数据查询会更为便捷，在工程测量中，可以通过数据共享提高工程效率和质量。

3GPS 测量技术在水利水电工程测量中运用

3.1 断面测量

与传统河道断面测量方法不同，基于 GPS 测量技术的 RTK 系统测量方法不需使用水准仪皮尺法、横断面仪法及经纬仪视距法，直接在被测河道周边位置选择位置精确的控制点作为基准站，在基准站内配备用来实时接收GPS 卫星发送数据信号并计算误差数据的高精度GPS 接收器及数据传输设备。当得出准确误差数据后通过无线电台或其他移动网络将其传输至流动站，技术人员携带流动站沿着被测河道的延伸方向进行测量。流动站的 GPS 接收器安装在特制测量杆上，流动站能根据其接收的GPS 卫星信号和基准站传来的误差数据推算出当前所在位置的三维坐标，由此生成详细的河道断面图。水利水电工程的设计人员和施工人员可以根据该断面图传达的信息确定是否存在坝基渗漏问题、是否需要拓宽或加深河道、是否需要调整堤坝的位置和高度。

3.2 平面控制测量

在水利水电工程的GPS 测点确定和具体布设中，技术人员需根据地形地貌特征确定GPS 测量网型，保证测量区域的一系列控制点能构成相互连接的三角网络，尽可能规避因地势起伏较大而导致的测区内通视条件不足等问题。具体实施时，选择地势平缓、周边障碍物仰角不超过 10^∘ 的位置布设基准点，完成天线与接收器的安装，并在测点周围放置数个能够详细介绍点位的标识牌。同时，需要注意以下两点： ① 确保观测点与该水利水电工程周边安置的各大功率无线电发射源之间保持 250m 以上距离，避免信号干扰； ② 采取合适的网型延伸法解决地形复杂区域的布点稀疏问题。在外业观测中，技术人员应根据近期的星历预报及卫星云图变化情况，编制此次水利水电工程的观测计划，详细描述所有观测点的位置、实际观测顺序与流程，以及观测所需注意的相关事项。技术人员应按照规定的工作顺序到达观测点位并启动接收器，检查几何精度因子是否小于6、GPS 卫星的高度角是否超过 15^∘ 、接收器在单次工作中是否能同时锁定至少 4 颗近地卫星发射至地球的卫星信号。若上述 3 个条件有任一不满足，则需及时中断外业观测工作，待调整好接收器和其他相关数据值，再次开展外业观测工作。外业观测工作结束后，需开展数据内业处理工作，包括数据汇总整理、数据预分析、平差验算。其中，数据预处理是指技术人员利用计算机软件及其内置算法整理所获取的初始外业观测数据及其他附属信息，依次确认有效记录中的观测点数量、基线量和坐标差是否与实际情况相符，重点校验基线距离的数学闭合差和信号质量指标。若在校验过程中发现数据模糊、数据异常、数据缺失等问题，需先判断是否存在时段信号不稳的问题，再及时开展二次外业测量或补测。平差验算则通过方差计算来判断所获得的数据预分析结果中是否存在检验值错误或临界值异常等问题。技术人员在平差校验过程中应逐步计算环闭合差值、静态点精度、高级点间高斯平面长度，确保各项数据能与水利水电工程的实际建设要求相符。

3.3 水准测量

技术人员需先根据点位基础及水利水电工程的实际测区，建立基于三等水准高程的平面控制网，再确认各个基础点位精确度误差是否控制在水利水电工程测量规范要求内，然后以高程拟合的纳入方法，利用基准投影实现点位的参数转换，将接收器所获得的卫星信号导入记录备份中。在后期数据处理与分析中，技术人员需根据预处理后的测量信息，构建基于该水利水电工程水准公共点的高程异常拟合模型，逐步调整该模型中的各个 GPS 点位参数，将大地高值解算为正常数值，判断当前数据的最终处理结果与基本等高距之间的高差是否维持在该水利水电工程的允许范围内，由此完成水准测量。

结束语

目前GPS 测量技术被广泛应用于水利水电工程施工中，并已取得较为显著的成效。技术人员应进一步掌握以GPS 测量技术为主的现代测量方法，并从多源数据融合处理、实时监测等方面加强技术创新，为相关行业带来更多社会效益与经济效益。

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