摘 要:本文结合几年来GPS在我测量工作实践的应用,简要阐述了GPS 系统的组成及测量特点,本文从GPS技术概述及其在水利工程测量中发展及其应用现状,在水利工程测量中,GPS测量技术将不断提高我们测绘成果的质量,为我们赢得良好的社会和经济效益。
关键词:GPS;水利工程测量;定位;实时动态测量
  1 GPS工作原理及其特点
  1.1 GPS的工作原理
  GPS卫星导航定位系统是通过三颗或者以上卫星,按照接收机设置的要求,对于给定的位置坐标将通过卫星在该时刻该位置发出导航电文,利用软件建立数学模型后,进行复杂的数学运算和数据分析,实现接收机和卫星的信息交换,进而得到这一时刻的空间位置坐标。
  1.2 GPS的特点
  1.2.1 测站之间无需通视
  以往测站点间实现相互通视是难以实现的现实问题,但是GPSRTK的特点正好弥补了这个问题,只要保证测站点位置的上空相对很开阔,无障碍和干扰源,那么特就可以灵活的实现选点,避免了相互通视的问题。
  1.2.2 高精度的定位系统
  双频GPS接收机的基线解精度与红外仪差不多,但是我们都知道红外仪在距离较远时性能就降低了不少,但是双频GPS测量却不会受到距离增大的影响,一般在小于50Km的基线上,其定位精度可以达到12×10-6,当超过这一距离一后,其测量精度会有略微的降低。
  1.2.3 观测时间短
  利用GPS 布设控制网,一般在30~40min就可以实现观测,时间很短;如果我们采用快速静态定位法时,所需要的观测时间就更少了。当然为了缩短观测时间,我们还可以借助使用Topcon GPS的快速静态法,这种方法可在5min内观测完毕,得到三维坐标。
  1.2.4 提供三维坐标
  在精确测定观测站平面位置的时候,GPS 测量可以精确地测定二维平面坐标位置,同时还可以精确获得大地高程,准确获得观测点(a,b,h)。
  1.2.5 操作简便
  作为现代测量工具GPS 具有很高的自动化程度,操作简便,设备不繁杂。目前GPS 接收机的发展趋势是微型化和智能化,最终是让观测人员只需打开电源,个别位置调平后即可自动观测获得数据,结合相关的应用软件可以及时实现位置定位、跟踪定位观测等功能,大大降低了技术人员的劳动强度。
  1.2.6 全天候作业
  GPS 观测可在任何地点、任何时间连续地进行,一般不受天气变化的影响。
  由此可见,GPS测量技术技术先进,优点明显,将在以后的应用中不断的体现出来,我们也将更加不断的开发GPS技术的更多特点,为水利工程测量水平的提高不断努力。
  2 GPS技术在水利工程测量中应用发展
  随着全球气候变化和可持续发展的理念深入人心,人们越来越重视水利工程建设,水利工程建设中的测量技术和方法的不断改进,促进了GPS被更广泛的应用于水利工程建设当中。现如今,它正以其高精度、高效率的技术优势,低成本、操作简单的特点被人们越来越认可,当然GPS里不靠地球卫星,也就是说随着我们的航天技术不断的发展,在不久将来我国的GPS也必将迎来一个技术的革新阶段。
  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。
  3 GPS技术在水利工程测量中的应用
  GPS技术已经广泛的应用于各个领域,水利工程测量中,GPS技术也得到了广泛的应用。比如世纪工程三峡水利枢纽的建设,小浪底工程等水利工程测量中都用到了GPS技术,这项技术的应用都为工程的顺利完成奠定了基础。下面着重讲解GPS技术在水利工程测量中的应用。GPS技术在水利测量中的应用主要包括以下部分:GPS的外业测量、GPS的布网以及实时动态测量技术的应用等等。
  3.1 GPS外业测量
  GPS外业测量的关键是选择合适的点。可以说有了位置合适的点,我们才可以得到正确的测量结果,所以在测量前要做好玄殿的准备工作,了解待测区域的相关信息,当我们了解了待测地区的地理信息后我们就可以选定最恰当得点 进行外业测量。
  GPS的观测工作主要体现在无线安置和开机观测,这与常规测量有很大的不同。无线安置工作中,要做到在正常点位,天线应架设在三脚架上,并安置在标忐中心的上方直接对中,天线基座上的圆水准气泡必须整平;在有风天气中,应将无线进行三方向固定。
  3.2 GPS布网工作
  关于GPS布网工作如下:对于线路及带状工程测量,例如引水工程等,通常都采用点连式或边连式组成连续发展的三角锁同步图形,而对于工程枢纽地区的施工控制网和变形监测网,通常则采用边连式或网连式布设,以增强网形的几何强度,提高GPS控制网的可靠性和数据精度。
  3.3 实时动态测量方法
  RTK工作基本方式可以表述为:在某一已知点上设立基准站并安置一台GPS接收机,对所有的可见卫星进行现场测,采用无线电传送设备,将观测到的数据和测站信息通过数据链传送到流动站。依据相对定位的基本原理,流动站在接收GPS卫星信号的同时,通过无线电接收设备接收基准站传输的数据,基准站及流动站将该数据与本身观测到的数据进行差分解算,从而得到两观测站之间的相对位置,解算出流动站所在位置的三维坐标并实时存储和输出。
  3.4 在地形测图中的应用
  在系统设置及初始化完成进行测量之前,要进行必要的测量检核,以便确保基站设置正确,测量数据可靠。常用的检核方法有几个方面:1用已知点检核比较,即用RTK测量一些控制点的坐标,把它与已知坐标进行比较检核,发现问题及时采取措施改正。经过实践表明,这种方法比较可靠。2重测比较,设置完成后先测几个固定点坐标,如果测区已有RTK 点,即重测已有RTK点坐标进行比较;如果没有,可重新设置仪器,重测刚才测过的RTK点进行比较,同时可用全站仪测量各测点间的距离和高差,用距离反算和高差较差来检核成果的精度。
  结语
  综上所述,GPS测量技术优点明显,在水利工程建设中已经被广泛的应用,效果显著。通过GPS测量技术在水利工程测量中的应用,充分掌握了GPS测量技术的应用过程和方法,为以后GPS的更广泛应用奠定了基础。在利用GPS技术进行水利工程测量的时候,要特别注意测量结果的精确度和实用性,这是采用GPS技术测量的关键所在。GPS 作业有着极高的精度,它的作业不受环境和距离及通视条件限制,而且适合于地形条件较差的地区,GPS 测量可极大地降低劳动作业强度,提高作业效率,因此,GPS 在水利工程测量上具有很大的发展前景。
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