GPS高程測(cè)量在水利測(cè)繪工程中應(yīng)用

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摘要：gps全稱為全球定位系統(tǒng)，GPS高程測(cè)量（下文簡(jiǎn)稱“GPS測(cè)量”）能夠?qū)Φ孛纥c(diǎn)的大地高程進(jìn)行直接測(cè)量，測(cè)量過(guò)程高效，因此該測(cè)量技術(shù)在水利測(cè)繪項(xiàng)目中發(fā)揮著重要作用。為保證測(cè)繪結(jié)果精準(zhǔn)性，相關(guān)人員需要高度重視GPS測(cè)量的應(yīng)用。文章介紹了GPS測(cè)量?jī)?nèi)容，對(duì)水利測(cè)繪工程中GPS測(cè)量的應(yīng)用展開分析，并提出GPS測(cè)量應(yīng)用過(guò)程的注意事項(xiàng)及其未來(lái)發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：GPS高程測(cè)量；水利測(cè)繪工程；水利測(cè)繪技術(shù)

科技迅速發(fā)展過(guò)程，水利測(cè)繪技術(shù)也呈現(xiàn)快速發(fā)展之勢(shì)，GPS測(cè)量技術(shù)就是其中之一，其能夠?qū)Φ孛嫘畔⑦M(jìn)行立體定位，結(jié)合人造衛(wèi)星獲得測(cè)量目標(biāo)相關(guān)參數(shù)，能夠減少測(cè)量人員工作量，節(jié)約測(cè)量時(shí)間。GPS測(cè)量技術(shù)在水利測(cè)繪工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)諸多，能夠保證測(cè)量精度，提高工程建設(shè)質(zhì)量。相關(guān)領(lǐng)域人員需要對(duì)于該技術(shù)的實(shí)踐運(yùn)用開展深入探索。

1GPS高程測(cè)量概述

1.1測(cè)量原理

GPS測(cè)量原理是利用全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)，為其測(cè)量過(guò)程提供精準(zhǔn)服務(wù)。測(cè)繪人員應(yīng)用GPS完成測(cè)量工作，具有高度的精準(zhǔn)性，因此，應(yīng)用范圍較廣。GPS測(cè)量主要是利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)確定物體位置，能夠快速獲取被測(cè)物體信息。相關(guān)人員只需將接收機(jī)、衛(wèi)星之間的距離計(jì)算出來(lái)，即可確定接收機(jī)位置，利用GPS獲得高程差，進(jìn)而獲得關(guān)鍵數(shù)據(jù)，確保測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確[1]。

1.2測(cè)量方法

利用GPS開展高程測(cè)量，常見的方法如下：一是等值線圖法；二是地球模型法；三是擬合法。在測(cè)量期間，靈活應(yīng)用上述技術(shù)能夠保證獲得信息數(shù)據(jù)高度精準(zhǔn)。其中，通過(guò)等值線圖法繪制高程異常的等值線圖，確認(rèn)待確定點(diǎn)正常高、正高等，需要相關(guān)人員合理選擇坐標(biāo)系，以此為基礎(chǔ)，計(jì)算正常高的有效信息，此測(cè)量方法和等值線圖獲取密度有直接關(guān)聯(lián)。因此，應(yīng)該保證等值線圖高度精準(zhǔn)，才能發(fā)揮等值線圖應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。我國(guó)地域遼闊、地形復(fù)雜，由于地圖模型法的實(shí)際應(yīng)用受限，因此該方法應(yīng)用范圍較小。應(yīng)用GPS測(cè)量，需要測(cè)量人員獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。擬合法可被應(yīng)用在小范圍群，與高程異常、幾何算法有緊密關(guān)聯(lián)，主要利用數(shù)學(xué)方法對(duì)于正常高以及正高進(jìn)行求解。

1.3測(cè)量特點(diǎn)

GPS測(cè)量系統(tǒng)的組成部分有三個(gè)，一是地面監(jiān)控，二是空間部分，三是用戶設(shè)備。借助地面監(jiān)控能獲取衛(wèi)星數(shù)據(jù)；對(duì)于空中衛(wèi)星開展監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)是空間部分，能合理確定衛(wèi)星位置；用戶設(shè)備主要是利用GPS接收機(jī)，根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)對(duì)于點(diǎn)坐標(biāo)開展測(cè)量，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。GPS測(cè)量應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著，并在水利測(cè)繪領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。

1.4應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

第一，測(cè)量精度高。GPS測(cè)量不會(huì)受到環(huán)境影響，能夠?qū)唧w項(xiàng)目開展全天候測(cè)量，且能連續(xù)作業(yè)，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，能夠滿足水下的地形特點(diǎn)以及平面測(cè)量精度要求。GPS高程測(cè)量作為一種先進(jìn)的定位技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于水利水電工程測(cè)量中，其即使在惡劣的天氣環(huán)境下，也能充分保證測(cè)量精度。同時(shí)，在GPS高程測(cè)量完成后，相關(guān)人員還可以做出自己的統(tǒng)計(jì)調(diào)查結(jié)果，更準(zhǔn)確地反映調(diào)查情況。不難看出，該技術(shù)在水利水電工程測(cè)量中的應(yīng)用可以獲得較高的測(cè)量精度，這對(duì)水利水電工程的發(fā)展是非常有益的。第二，測(cè)量流程簡(jiǎn)單。GPS技術(shù)也已成為一種全球定位系統(tǒng)，是一種比較先進(jìn)的定位技術(shù)。目前，該技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，在水利水電工程勘察中的應(yīng)用效果良好。GPS高程測(cè)量在水利水電工程中的積極應(yīng)用，可以有效地提高測(cè)量效率。通過(guò)在水準(zhǔn)精度點(diǎn)上建立基站，可以提高工作人員的測(cè)量效率。第三，測(cè)量成本低。在過(guò)去的一段時(shí)間里，因?yàn)槭艿降匦螐?fù)雜性和天氣的影響，傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)經(jīng)常消耗大量的人力、物力和財(cái)力。然而，GPS高程測(cè)量在水利水電工程中的應(yīng)用，可以大大減少地形和天氣因素的影響，從而有效地縮短測(cè)量時(shí)間，降低測(cè)量成本，促進(jìn)水利水電工程經(jīng)濟(jì)效益的提高。

2GPS高程測(cè)量在水利測(cè)繪項(xiàng)目中的應(yīng)用

水利工程的測(cè)量工作主要是為工程建設(shè)提供專項(xiàng)測(cè)量服務(wù)，具體測(cè)量信息包括地形、平面、高程等。在項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，測(cè)繪人員需要對(duì)項(xiàng)目所在區(qū)域河流、湖泊等信息開展測(cè)量，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。如果建設(shè)水庫(kù)工程，在設(shè)計(jì)后期，相關(guān)人員還要對(duì)水庫(kù)淹沒(méi)界限開展測(cè)量，確認(rèn)水庫(kù)臨界值，以免施工期間存在安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)工程質(zhì)量造成影響。因此，應(yīng)用GPS測(cè)量期間，相關(guān)人員需要在設(shè)計(jì)階段就落實(shí)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，結(jié)合水利項(xiàng)目類型差異，做好測(cè)繪位置標(biāo)記工作，為測(cè)繪質(zhì)量奠定基礎(chǔ)，充分發(fā)揮GPS測(cè)量的作用。水利項(xiàng)目施工階段，應(yīng)使用GPS測(cè)量重點(diǎn)對(duì)施工控制網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)，并測(cè)量建筑軸線，按照測(cè)量結(jié)果，設(shè)計(jì)設(shè)備安裝具體位置，因此，結(jié)果準(zhǔn)確性能夠影響水利項(xiàng)目最終建設(shè)質(zhì)量。安裝大壩變形的監(jiān)測(cè)設(shè)備以后，相關(guān)人員需要對(duì)擺設(shè)位置進(jìn)行檢測(cè)，判斷其是否合乎標(biāo)準(zhǔn)，保證設(shè)備及時(shí)觀測(cè)建筑物變形信息，提高工程質(zhì)量。

2.1應(yīng)用GPS開展截流施工

GPS測(cè)量在水利測(cè)繪項(xiàng)目中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，因此受到行業(yè)領(lǐng)域人員高度重視。同時(shí)，水利測(cè)繪過(guò)程還可能受到測(cè)繪溫度、水下地形等多種因素影響。若采取人工測(cè)量法，可能耗費(fèi)較高的人力及物力也難以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。以往的測(cè)量應(yīng)用過(guò)程對(duì)于測(cè)量范圍有所限制，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)值精準(zhǔn)度不足。將GPS測(cè)量引入其中，能夠利用其高精度優(yōu)勢(shì)，為水利測(cè)繪質(zhì)量得到保證奠定基礎(chǔ)。建設(shè)期間，截流施工要求快速完成，因此工期相對(duì)緊張。若使用傳統(tǒng)測(cè)量法，可能難以滿足工程實(shí)際測(cè)量需求，對(duì)工程進(jìn)度造成影響。為克服測(cè)量環(huán)境差、地形復(fù)雜等因素影響，相關(guān)人員需要合理利用GPS測(cè)量技術(shù)，勘察水下地形，精準(zhǔn)定位測(cè)量區(qū)域，提高測(cè)量效率，為工程建設(shè)的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)[2]。

2.2應(yīng)用GPS開展變形監(jiān)測(cè)

GPS測(cè)量在壩體變形的監(jiān)測(cè)中有重要應(yīng)用，針對(duì)大型的水利工程建設(shè)，應(yīng)該強(qiáng)化變形監(jiān)測(cè)工作，對(duì)工程實(shí)際信息采取有效測(cè)量，保證測(cè)量質(zhì)量。由于GPS能夠全天候參與測(cè)量過(guò)程，并且測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度較高，對(duì)比傳統(tǒng)測(cè)量方法應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著。因此，相關(guān)人員應(yīng)該優(yōu)化傳統(tǒng)測(cè)量法，重視GPS測(cè)量，保證作業(yè)效率。在GPS測(cè)量的應(yīng)用下，可全面獲取大壩變形各項(xiàng)參數(shù)，并深入分析變形情況，把控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為變形監(jiān)測(cè)相關(guān)工作的開展提供有力參考。

3在水利測(cè)繪項(xiàng)目中應(yīng)用GPS高程測(cè)量的注意事項(xiàng)

利用GPS測(cè)量技術(shù)時(shí)，相關(guān)人員需注意天氣變化。如果天氣情況相對(duì)較好，可隨時(shí)開展信息觀測(cè)。但是如果遇到極端天氣，為避免測(cè)量結(jié)果受影響，需要避開突變天氣，防止觀測(cè)結(jié)果中不確定因素的增加，可在適宜的氣候下，選擇特定時(shí)間段觀測(cè)。如果在雷雨天氣時(shí)要使用測(cè)量?jī)x器，應(yīng)該注意雷電預(yù)防，防止設(shè)備受到雷擊導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差，帶來(lái)較大經(jīng)濟(jì)損失。觀測(cè)數(shù)據(jù)以前，應(yīng)該嚴(yán)格進(jìn)行設(shè)備和機(jī)器對(duì)中找正，保證設(shè)備平整，嚴(yán)格按照觀測(cè)儀器、設(shè)備的使用規(guī)范進(jìn)行操作。如果測(cè)量過(guò)程利用光學(xué)電器，應(yīng)借助垂球?qū)Υ祟愲娖鞯膶?duì)中完成檢驗(yàn)和校核，保證對(duì)中誤差在2mm以下，而天線的標(biāo)志線應(yīng)該保證指向正北方。在使用GPS測(cè)量?jī)x器以前，應(yīng)該對(duì)儀器進(jìn)行檢定，使用之后按照要求及時(shí)維護(hù)和保養(yǎng)。所有水利測(cè)繪項(xiàng)目中都會(huì)利用GPS接收機(jī)、天線等，因此應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)定對(duì)其開展觀測(cè)前后的檢驗(yàn)。待檢驗(yàn)通過(guò)以后，在其有效期內(nèi)合理使用。若如果使用期間存在故障，應(yīng)該立即檢查，延長(zhǎng)機(jī)器使用時(shí)間。除此之外，測(cè)量過(guò)程如果對(duì)流層、電離層等發(fā)生折射，也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差。因此，為規(guī)避測(cè)量距離產(chǎn)生的誤差，可借助同步測(cè)量的數(shù)據(jù)求差方法，在天線上設(shè)置抑制板，抑制沒(méi)有價(jià)值的反射信號(hào)，還可借助同步觀測(cè)、雙頻觀測(cè)等方法，進(jìn)一步減小誤差。針對(duì)相對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)致的測(cè)量誤差，可設(shè)置多個(gè)觀測(cè)站，觀測(cè)同一衛(wèi)星，有效減少測(cè)量誤差。測(cè)量過(guò)程還可能由于相對(duì)論效應(yīng)導(dǎo)致衛(wèi)星、接收機(jī)等產(chǎn)生接收誤差，因此觀測(cè)期間，針對(duì)接收誤差，相關(guān)人員要謹(jǐn)慎處理，避免由于上述誤差影響GPS測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性，充分利用該技術(shù)對(duì)水利項(xiàng)目開展精準(zhǔn)測(cè)繪[3]。

4GPS高程測(cè)量未來(lái)的發(fā)展前景

部分水利工程地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，不但地形復(fù)雜，而且交通十分不暢，測(cè)量高程信息較為困難。對(duì)比于傳統(tǒng)的測(cè)量方法，GPS測(cè)量不必利用通視，并且測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，人員工作強(qiáng)度相對(duì)較低。雖然GPS在測(cè)量方面擁有便捷性和準(zhǔn)確性等優(yōu)勢(shì)，但也容易受到極端天氣的影響，還可能受到對(duì)流層、電離層的影響導(dǎo)致出現(xiàn)測(cè)量誤差。因此，還需合理規(guī)避測(cè)量過(guò)程各項(xiàng)不利因素，關(guān)注測(cè)量細(xì)節(jié)，完善相關(guān)流程，讓測(cè)量工作更加高效。

5結(jié)束語(yǔ)

總之，GPS測(cè)量在水利測(cè)繪項(xiàng)目中的應(yīng)用能夠有效減少測(cè)量人員工作量，并且提高測(cè)量精度，有助于水利測(cè)繪工程的發(fā)展。工程測(cè)繪領(lǐng)域人員高度重視對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用，規(guī)范應(yīng)用流程，發(fā)揮此技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，提高水利測(cè)繪工作質(zhì)量，為工程順利完成建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李正威,李昆.GPS高程測(cè)量在水利測(cè)繪工程中的運(yùn)用[J].長(zhǎng)江技術(shù)經(jīng)濟(jì),2020,4(S1):72-75.

[2]劉伯函.GPS高程測(cè)量技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].住宅與房地產(chǎn),2017(9):249.

[3]楊春,劉遠(yuǎn)征,蔡文生.GPS高程測(cè)量及在水利測(cè)繪工程中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究,2018,3(6):83-84.

作者:查成剛 單位:湖北大禹建設(shè)股份有限公司