水利工程地质测绘中的GPS技术分析冯光祖

冯光祖1崔凯2刘志伟3

3河北省石津灌区管理局河北石家庄050000

摘要：在水利工程测量中，测量基准传递与轴线的垂直高程控制作为建筑物施工质量控制的关键环节，准确、科学、快速的测量手段是确保工程施工质量与施工工期的要求，提升测量定位工效、观测精度地基础。GPS就是当前工程测量中一种新的测量方法，具有传统测量方式不具备的优势。下面就结合作者实际工作经验，简要的分析水利工程地质测绘中的GPS技术应用，以供借鉴参考。

关键词：GPS技术；水利工程；地质测绘

前言

随着我国社会经济不断发展，我国的水利工程地质测绘的技术也得到了快速发展。本文主要对GPS技术在我国水利工程测绘中的应用进行分析，希望为我国日后的水利工程建设提供参考。

1GPS技术的介绍

1.1太空卫星工作系统

在太空中工作的卫星主要是GPS的工作系统，在接收信息的过程中也在传递信息，采用了双向工作的原理。在太空中工作的GPS卫星有24颗，围绕地球不同的轨道进行运行。在不同平面的轨道上，卫星需要与地球的平面保持60°的夹角，与赤道保持在55°的夹角，其轨道距离地球的20000km的高空，各轨道都均匀的分布着至少3颗的卫星，进而确保卫星接收信号的实时性及其准确性。

1.2地面控制系统

地面控制的系统作为GPS关键点，主控站、监测站和注入站所组成的GPS地面控制系统关键的要素。地面控制的系统所存在的主要目的是为确保GPS运行流畅性，在GPS出现问题的时候，地面控制的系统就能够对其系统问题进行分析调整，汇总GPS问题出现之前最后运行的参数，对比卫星系统的反馈信息，进而有效的确定出GPS问题的所在，保证GPS系统定位准确性和科学性。

1.3用户端系统

用户端系统就GPS来讲就是地面的接收端，GPS接收主要来自卫星信息，为了给用户提供出授时、定位的服务。简而言之，GPS是用户端和卫星接收器，天线、电源和主机就是接收器主要的三个部件。主机是关键部分，能够有效的接收卫星信息，对其进行处理分析，之后按照设置为用户的显示信息。并且，主机还起到了监管接收设备地作用，若是接收的设备出现了故障，主机就对其进行全面分析，并且发出了故障警报。

2水利工程测绘中的GPS技术应用分析

2.1水利工程的测绘网应用

水利工程的测绘控制网作为工程施工基础部分，测绘控制位准确性直接影响水利工程测绘工作进度，测绘网精度是不够统一的，不同测绘网应该对应相关工程施工。在测绘网中，高精度的要求一般就是一级测绘网，一级测绘网主要是测绘参照点，其高精度的测绘网坐标位置是不能出现任何的偏差，边角法作为传统工程的测绘网技术手段，主要是利用其测绘仪器进行导线的控制。传统测绘网的方法只是可以适用小规模测绘工作，在现代化工程的建设过程中，小规模测绘的工作逐渐的减少，传统边角法的测绘远远不能满足时代发展需求，其不再用于现代化工程的施工中。和传统边角法进行比较，GPS技术就可以有效的弥补其问题，其不仅在小范围的测绘工作中应用效果良好，在大范围测绘工作中也可以做到技术上的超越，有着较强地工作性能。GPS测绘网有着控制点的选择受限小，定位精度较高，成本低的优势，在水利工程的测绘过程中，选择GPS技术一般具备载波相位静态差分的技术，其技术可以有效的将其精度精确至毫米，是科技含量中最高的一种测绘技术。和传统测量技术比较，GPS的定位技术可以有效的解决用户端和地面观测中心信息的通视问题，使得测绘工作选点更加的灵活、便捷，有效的提升测量的精度，减少测绘其他的费用。

2.2图根测量中的应用

GPS中的定位测量技术是GPS在测量图根中主要运用的技术。图根测量主要是利用GPS接收器接收来自卫星的信号，一般接收的是4颗以上卫星的信号。通过接收多颗卫星的信号，GPS能够算出卫星与接收机之间的距离，最后利用卫星的坐标系分析、确认接收机的坐标系，找出接收机之间的距离和位置，从而实现GPS定位测量。在进行图根测量时，应该使用4台或4台以上的接收机，并且采用双参考站的方式测量。在此过程中，同一时间段观测的卫星颗数不能少于4颗，每隔15s收集1次卫星传送数据，对正在观测的卫星高度角不小于16°，POOP应该≥5，每条观测基线的模糊倍率不能低于1.5，观测人员每隔15min就要观测一次流动站，用最精确的参数保证图根的准确性。

2.3GPS外业测绘

在GPS技术使用的时候，其选点定位的准确性对于保证测绘的正确性有十分重要的意义，所以，在进行选点定位工作之前，一定要做好准备工作，加强对测区地理位置、标型状况、标架条件等信息的收集与整理，保证选点定位工作的合理、有效。所以，在GPS外业测绘工作中，选点定位非常重要。GPS外业观测工作主要表现为开机观测与无线安置，这和常规测绘工作有着明显的区别。在无线安置中，一定要加强选点定位的正确性，在三脚架上进行天线的架设，并且在标志中心上方进行对中处理，同时，一定要保证基座上圆水准气泡的整平。除此之外，在有风的情况下，一定要对天线进行三个方向的固定。

2.4实时动态测绘技术

实时动态测绘技术主要就是：在某一已知点上，建设基准站，并且安装一台GPS接收机，对全部可见卫星展开现场观测，并且收集可以观测到的信息与数据，利用无线电传输设备，进行数据的传送，通过数据链输送到相应的流动站。例如：某水利水电工程。其大坝为三圆心变截面重力拱坝，坝长653m，坝高151m。隔河岩大坝GPS变形监测系统于1998年3月投入使用，整个系统包括数据采集数据传输数据处理等三大部分。其系统网络结构如图1所示。数据采集分基准点2个（GPS1和GPS2）和监测点5个（GPS3-GPS7）两部分，由七台AshtechZ-12GPS接收机组成；数据传输采用有线（坝面监测点观测数据）和无线（基准点观测数据）相结合的方法；整个系统的七台GPS接收机采用全年连续观测，并实时将观测资料传输至控制中心进行分析处理贮存，系统实现全自动，其反应时间（从每台GPS接收机传输数据开始，到处理、分析、变形显示为止）小于10min。应用广播卫星星历1-2hGPS观测资料解算的监测点位水平精度优于1.5mm，垂直精度优于1.5mm；6hGPS观测资料解算的监测点位水平精度优于1mm，垂直精度优于1mm。该系统在特大洪水期间的监测运行表明，GPS系统安全可靠，抗干扰能力强，监测精度高，1hGPS观测资料解算的监测点位水平精度优于1mm，垂直度精度优于1.5mm；6hGPS观测资料解算的监测点位水平精度优于0.5mm，垂直度精度优于1mm。数据处理分析及时，反应时间小于15min能够快速反映大坝在超高蓄水下的3-D变形，既确保了大坝安全，又成功地实现了洪水错峰，为防洪减灾起到了关键性的作用。

结束语

综上所述，从上面的技术讨论中可以看出，水利工程测量技术对工程施工是非常重要的。不管从什么方面看，GPS测量技术都远远超过了传统的测量技术。成熟的定位技术和便捷的测量技术都是工程测量中急需的，GPS测量技术在未来的工程建筑中必定成为主流测量方式，因为它不仅能够保障工程质量和进度，还能进一步加快我国社会主义建设的步伐。因此，分析和研究了GPS测量技术在工程测量中的作用是很有意义的，并且可以推动GPS技术的进一步发展。

参考文献

[1]宋君炉.GPS技术在工程测绘中的应用[J].《江西建材》,2012,(3).

[2]邹晶.GPS技术在工程测绘中的应用分析[J].《黑龙江科学》,2014,(6).

[3]杨立忠,左立新.GPS技术在工程测绘中的应用分析[J].《科技传播》,2012,(2).