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1、GPS技术在水利水电工程测量中的应用摘要随着科学技术的发展，使很多先进的技术的得以在实际工程中应用。在水利水电工程的测量中，传统的测量技术虽然能够进行测量，但是操作不方便，而且测量的精度也不是很高。现阶段，在水利水电工程测量中采用GPS定位技术，不仅操作简便，而且测量精度也有了明显的提高。水利水电工程是一项重要的工程，需要保整测量的精度，减小误差，这样在施工的过程中才不会出现问题，确保整个工程的质量。本文主要介绍了GPS定位技术在水利水电工程测量中的应用。关键词 GPS定位技术 水利水电工程 测量 应用 引言GPS定位技术不仅可以应用于水利水电工程测量中，也还可以广泛应用于其他领域。随着科学技
2、术的快速发展，使得GPS定位技术在众多领域中广泛应用成为可能。以往在水利水电工程测量中的传统测量技术已经逐渐被淘汰了，取而代之的是GPS定位技术，这种技术能够很好的解决传统测量技术难以解决的问题，并且进一步的提高了测量的精度。因此，在水利水电工程测量应用的很广泛。一、GPS定位技术1、相关概念GPS主要是由空间卫星星座、地面监控站和用户设备三个部分构成，是由美国研制用于军事部门的卫星导航与定位系统。GPS定位技术主要是基于GPS全球定位系统。随着空间技术及电子技术的快速发展，大地测量定位系统开始向着空间技术快速的发展，使得各种定位仪器的精度越来越高，并且在体积、功能上都有了明显的改变，以往的大
3、地网络测量技术正逐步被空间定位技术取代。2、定位原理GPS定位主要是根据测量中距离交会定点的原理来实现的。基本原理：在待测点A处放置一台GPS接收机，在某一时刻它可以同时接受3颗（或3颗以上）卫星所发出的信号，假定这3颗卫星分别为:卫星S1、卫星S2和卫星S3，然后GPS接收机会进行数据的收集、处理及计算，进而获得这3颗卫星距离测站点的距离L1、L2、L3。在知道这三个距离后，我们就可以在卫星的星历上查询出这3颗卫星在测量的那一时刻的三维坐标，最后通过相关计算公式计算出测量点的三维坐标（Xa、Ya、Za），这就是GPS的定位原理。3、测量特点GPS定位技术在测量的时候，选择测量点比较方便，这样
4、可以节省造高标的费用，并且还可以进行全天的观测，观测的时间短，对相关数据的处理速度很快，测量结果精度比较高，在小于10km的基线上，测量的相对精度可以达到百万分之一；在大于10km的基线上，测量的相对精度可以达到千万分之一，可见其测量精度是相当高的。此外，GPS测量仪器的操作十分简单，测量的人员只需要对中、整平、量取天线的高度和在开机后设定相关的参数就行。做好这些工作后，GPS接收机就能够进行自动的观测和记录观测的数据，完成测量的任务。二、在水利水电工程测量中的应用1、相关工程概况某水利厅想在某一河段上建立一个检测系统。河段全长约为67km，地形狭长，其中有一大半的区域是平坦的，在地面最高处的
5、点位59m，虽然大部分区域是平地，但是还有一部分是山地，并且山上的数目比较茂盛，地形也很复杂，进行人工测量师不太可能的，为了高效的完成工程，需要建立相关的控制网，更具地形的复杂程度，需要采用d级的GPS 测量，只有这样才能够解决通视不良的问题，如期完成工程。2、GPS 测量技术的设计根据工程的需要和测量地区的实际情况选取合适的测量精度，测量区的控制网需要选择在二级GPS网上。并且需要满足平均边长控制在1km以内，最短的边长也需要控制好，误差需应小于四万分之一。此外，GPS接收机的精度的固定误差要控制在10mm以内，相关比例误差系数应小于百万分之一。在进行基准和网形的设计时，需要在离控制网较近的
6、地方设定50个点，在这50个点中，已知的平面控制点有3个。为了方便观测将采用4台GPS接收机进行观测，在网形的设计上，需要将网形布设成多边的形式，这样讲更加有利于GPS接收机进行观测。根据GPS卫星的可见预报图来制定相关的观测计划，在制定好计划后，在选择最佳的观测时间进行观测，并制定作业的时间表，严格按照时间表执行相关的任务。3、GPS测量中的外业在进行户外作业时，不要求各站点之间一定要达到通视的效果，并且图形结构可以富于变化，这样就使得测量点的选择十分方便，但是需要考虑到GPS自身特点，还需要考虑到在进行后期工作时是否存在隐患，在选择测量点的时候需要注意尽量减少观测点周围的障碍物和出现大功率
7、的无线电发射源及高压线等，这样可以减少信号的干扰，确保信号传输质量。4、GPS测量数据的处理在进行平差的处理时，通常会采用罗格任随机平差处理软包进行相关计算。具体的方法如下:按照基线解残差的大小进行排序，排好序列后，将残差大于规定数值的基线边删除掉，然后在检查网形，如果在某些地方还存在问题，需要对基线进行复测。在完成基线解算和质量检核后，需要对异步环及同步环上的各点进行分量闭合差的检验，看是否超限。最后一项工作就是查看各项的精度指标，看是否都符合技术指标，这样才算完成了测量数据的处理工作。按照上述方法进行测量，不仅可以节约测量的时间，还能够满足测量的精度要求。因此这种技术在水利水电工程中得到了
8、广泛的应用。三、对于观测数据的评价标准在水利水电工程中采用GPS定位技术进行测量时，需要对观测到的数据进行评价，在评价时会有一定的标准，通常评价会分为四个等级。具体情况如表（1）所示。 表（1）观测数据的评价标准评价的等级 相关要求 良好GPS接收机能够正常运行，没有发生故障报警；在观测的过程中，天气状况良好能够观测到所有预报的卫星；测量基准点的环境好，没有施工振动；传输的信号没有受到干扰。 合格GPS接收机运行不正常，多次出现卫星失锁情况；在观测的过程中，天气没有明显的波动，可以观测到所有预报的卫星；在观测点出存在施工振动；信号传输受到轻微干扰。 存疑测站上的信号受到严重的干扰；在观测的过程
9、中，天气状况发生了突变，信号失锁的现象很频繁，观测的数据有一部分无效；单点定位解的收敛波动情况很大。 不合格由于天气、仪器及其他因素的影响，使得观测的数据有一大部分是无效的；观测的卫星数量太少；单点定时定位解的收敛十分困难，难以达到预期的效果。通过上表可以知道，在采用GPS定位技术进行水利水电工程测量的过程中，一定要确保观测的数据都是有效的，这样才能够满足工程的需要。如果数据出现大部分的无效，就难以保障测量的精度，会使得测量结果存在很大的误差，特别是在实际工程中的应用。如果误差过大，不仅会造成施工材料的浪费，也会影响到施工安全和施工质量。采用GPS定位技术进行测量时，需要减少测量点周围的障碍物
10、，特别是对信号传输有干扰性的物体，如果信号受到了严重的干扰，就会使得信号的质量降低，GPS接收机就不能准确的收集和处理数据，从而不能够的得到观测点的三维坐标，达不到工程的要求。为了确保工程的质量，一定要按照数据的评价标准进行观测，只有确保了观测数据评价的等级，才能保障测量结果的准确性。结束语随着科学技术的不断发展，GPS定位技术已经能够应用到水利水电工程测量中。这种技术在测量的过程中不仅可以保证测量的精度，还可以降低测量的难度。虽然这种技术在工程测量中有很大的优势，但是还是存在着一些问题，只有不断地发现技术中存在的问题，并加以解决，才能够更好的完善技术，进一步提高测量结果的准确性，保证工程的质量。参考文献1叶毕升；浅谈GPS测量在水利水电工程中的应用J;科技创新导，20082梁小勃;GPS系统在水利工程测量中的应用J;内蒙古水利，20113吴满香;GPS技术在水利工程测量中的应用J;江西建材，2011 4邓程文;GPS-RTK技术在水利工程测量中的应用J;中国新技术新产品，2011
