GPS 技术在水利工程勘察中的应用研究

引言：

随着经济的发展和水利工程建设的不断推进，对水利工程勘察的要求也日益提高。传统的测量方法受到通视条件和作业环境的限制，效率较低，难以满足现代水利工程勘察的需求。GPS 测量技术以其独特的优势，为水利工程勘察提供了新的解决方案。本文将详细探讨GPS 测量技术在水利工程勘察中的应用，以期为相关工作提供参考。

1 GPS 技术的特点

GPS 测量技术主要包括以下几点：定位的精度准确，观测耗时较短，且测站之间不需要进行通视，能够为用户提供三维坐标，在操作方面也十分简便，而且它的续航能力十分出众，能够进行全天候的作业，同时还具备多种方便使用的功能等。也正是这些优点让 GPS 测量技术不断保持测量行业的领先地位。GPS 之所以能够长久地保持在测量行业的领先地位也正是因为其定位精度十分高，它在 300～1500m 这个阶段中的工程精度定位中，在持续工作长达 1h 以上之后，其工作所得出的平面位置误差仍然小于 1mm。测站的产生，也将观测站与观测站之间的联系变得更加紧密，这也相对地解决了测量学中的一大难题，它的存在使得在接收信号时能够不受到任何外界的干扰。而 GPS 测量技术其广泛性不仅仅是体现在以上的这些方面，它还能够应用在测速与测时这两个方面上。与此同时，GPS 测量系统还有着一个其他测量技术无法比拟的优势，即自动化程度非常高。由于自动化程度变高，使得在使用 GPS 进行测量时，其操作变得十分简便。

2 GPS 技术概述及其在水利工程测量中发展现状

现如今水利工程测量已经受到越来越多的重视，寻求好的测量方法和测量技术也成为人们重点关注的对象。随着社会的发展，各种测量方法和测量设备也不断地被发现，GPS 技术也就是在不断地发展中出现的。GPS 技术在水利工程测量中，以其高效率，低成本，高精度，不需要通视等特点受到人们的欢迎。在水利工程测量中得到不断地应用。GPS 其中文全称为全球卫星定位系统（GlobalPositioningSys － tem），它是无线式导航系统，其系统基础为已经发射的地球卫星。我国测量采用的是美国发射的 24 颗导航卫星。通过测量地面三维坐标来实现导航或者定位。随着经济的发展，我国水利工程测量面临前所未有的机遇和挑战，而 GPS 测量技术又具有很多优点，所以，GPS 测量技术在水利工程测量中得到了越来越多的应用。GPS 技术在水利工程中的初级应用是：用 GPS 静态或者快速静态方法建立沿线总体控制测量；同时，在水利工程施工阶段为闸门、渠道、堤坝建立施工控制。而更高一级的应用是在水利工程测量中采用 RTK 技术，即所谓的实时动态定位技术。它将在水利工程测量中具有更加广阔的应用前景。

随着我国国民经济的快速增长，水利工程建设迎来前所未有的发展机遇，这就对勘测设计提出了更高的要求。随着水利工程勘测设计行业软件技术和硬件设备的发展，水利工程勘测设计已实现 CAD 化，有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持；建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链，减少数据转抄、输入等中间环节，是水利工程勘测设计内外业一体化的要求，也是影响水利勘测设计技术发展的瓶颈所在。目前水利工程勘测中虽已采用电子全站仪和电子水准仪等先进仪器设备，但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制，作业强度大，且效率低，大大延长了设计周期。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造，在目前的技术条件下引入GPS 技术应当是首选。

3 GPS 技术在水利工程勘察中的应用方法

3.1 水利工程勘察中的GPS 测量技术

在水利工程勘察中，GPS 测量技术发挥着不可或缺的作用。其中，静态测量技术是通过在一段时间内持续接收卫星信号，并利用多个观测点的数据来精确计算位置信息的方法。这种方法适用于需要高精度、长时间稳定监测的场合，如水利工程的地基稳定性评估。另一方面，动态测量技术则能够实时追踪并记录目标物体的位置变化。它适用于需要快速、连续地获取位置信息的场景，如水利工程的变形监测。动态测量技术可以实时反映工程结构的动态响应，为工程安全评估提供重要依据。差分 GPS 技术和实时动态定位（RTK）技术则是 GPS测量中的高级应用。差分 GPS 技术通过比较两个或多个接收器的观测数据，消除或减小了卫星信号传播过程中的误差，从而提高了定位精度。而 RTK 技术则能够实时提供厘米级甚至毫米级的定位精度，为水利工程勘察提供了前所未有的精度保障。

3.2 水利工程勘察中GPS 数据的采集与处理

在水利工程勘察中，GPS 数据的采集与处理是确保勘察结果准确可靠的关键环节。首先，数据采集必须遵循严格的规范与流程，确保接收器的正确设置和信号的稳定接收。这包括选择合适的接收器位置、设定正确的参数以及保持接收器的稳定工作状态等。数据预处理是确保数据质量的重要步骤。它包括对原始数据的检查、筛选和修正，以消除由于信号干扰、多路径效应等因素引起的误差。此外，还需要对数据进行格式化、坐标转换等处理，以便于后续的分析和应用。数据后处理与分析是提取有用信息的关键步骤。这包括利用专业软件对数据进行处理，如滤波、平滑、插值等，以提高数据的精度和可靠性。同时，还需要采用合适的数学模型和算法对数据进行分析，以获取水利工程勘察所需的各项参数和指标。通过这些处理和分析方法，可以充分利用 GPS 数据，为水利工程勘察提供有力的数据支持。

3.3GPS 布网工作

在利用 GPS 布网过程中，需要针对不同的地形情况来采取不同的措施，对于工程测量通常会采用点连式或是边连式组成的三角锁同步图形，而边连式或是网连式布置则适用于施工网或是变形监测网，通常对于现状或是工程测量，需要采用点连式或边连式组成的三角锁同步图形，不仅能够增强分布形态，而且对提高GPS 控制网精度和提高测量效率具有十分积极的作用。

3.4 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，当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，因此需要重新进行再次测量。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，有效地保证了获取到的数据的准确性。

3.5 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 1cm～2cm 。因此，它具有一般仪器所没有的优点。

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