摘要：GPS 在水利工程測量中的應用，對水利工程測量手段和作業(yè)方法產(chǎn)生了革命性的變革，很大程度上地提高了測量準確與測量效率，而采用GPS 技術(shù)測量的關(guān)鍵在于利用 GPS 技術(shù)進(jìn)行水利工程測量的時(shí)候，應當要特別注意測量結果準確度和實(shí)用性。本文將從GPS定位系統組成，基本原理，發(fā)展現狀以及水利工程中的應用方法等方面對GPS技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并提出其在測量實(shí)際操作中應注意出現的問(wèn)題，在今后發(fā)展中 GPS 技術(shù)將為提高水利工程測量效率帶來(lái)更加顯著(zhù)的效果。
關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；水利工程測量；應用方法
前言
現代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，也促進(jìn)了工程測量技術(shù)的不斷提升與發(fā)展。先進(jìn)的測量設備和測量技術(shù)不僅能給水利工程測量工作帶來(lái)很大便利，還能大大提高水利工程的測量效率，避免不必要的資源浪費。GPS技術(shù)即全球定位系統是以空間定位技術(shù)發(fā)展為前提的，具有高精確度、全天候、多功能、不受限制、操作便捷等優(yōu)點(diǎn)，并且具有良好的抗干擾性及保密性。因此其在水利工程測量工作中應用越來(lái)越廣泛。
一、GPS定義
GPS（Global Positioning System）是全球定位系統的簡(jiǎn)稱(chēng)，是以已經(jīng)發(fā)射的地球衛星為基礎的無(wú)限式導航系統，用戶(hù)可以利用該系統在全球范圍內實(shí)現全天候、連續性、實(shí)時(shí)的三維導航、定位和測速。與其他無(wú)限式導航系統相比，GPS全球定位系統精確度更高。目前GPS定位技術(shù)已經(jīng)由軍用轉為民用，廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其在水利工程測量中，該系統能為用戶(hù)提供精密而準確的數據，大大提高了測量工作效率，減輕測量勞動(dòng)強度，因此該系統在水利工程測量的應用前景非常廣闊。
二、GPS技術(shù)組成部分
GPS技術(shù)由三個(gè)部分組成：衛星組成的空間部分、監測控制和天線(xiàn)組成的地面部分、用戶(hù)部分。
1.GPS的空間部分由分布在六個(gè)軌道上的24顆衛星組成，這些衛星每時(shí)每刻都接收并存儲由地面監控站發(fā)來(lái)的三維導航信息，接收并執行主控站發(fā)出的控制命令，向用戶(hù)連續發(fā)送衛星定位所需信息。
2.GPS的地面控制部分由一個(gè)主控站、五個(gè)監控站、三個(gè)注入站組成，是由分布在全球許多跟蹤站組成的監測系統，跟蹤所有GPS衛星，收集衛星測距信息，并把收集的信息送到主站，主站通過(guò)計算衛星精密軌道，并產(chǎn)生每顆衛星的導航信息，經(jīng)注入站傳送到衛星上去。
3.GPS用戶(hù)部分主要由GPS數據接收機、處理軟件和終端裝備組成。接收機能依據衛星截止角的高度對衛星信號進(jìn)行捕抓，并對收集回來(lái)的信息進(jìn)行互換、處理，通過(guò)接收衛星廣播信息計算出用戶(hù)位置速度和時(shí)間，
三、現階段GPS技術(shù)在水利工程測量中常見(jiàn)問(wèn)題
1.數據傳輸易受干擾和多路徑效應影響
GPS信息數據傳輸易受到障礙物的干擾，例如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源等，在傳輸過(guò)程中衰減嚴重，影響到外業(yè)精度和作業(yè)半徑，使得GPS系統監測結果精度不高，可靠性不高，或者不可檢測等。另一個(gè)限制GPS在水利工程中廣泛應用的一個(gè)主要因素是多路徑效應，因水利工程大部分面積為水域，對接收衛星信號的多路徑效應非常嚴重，多路徑效應將導致GPS數據誤差，影響測量結果的精確性。
2.精確度與穩定性不高
衛星狀況、天氣狀況、數據傳輸狀況以及各種誤差源等因素的影響，GPS測量的精度和穩定性都不高，特別其穩定性，因此在設置控制時(shí)，應當設置一些“多余”控制點(diǎn)。
3.GPS應用力度不高
水利工程測量中采用的電子全站儀和電子水準儀等先進(jìn)設備，在技術(shù)要求上已經(jīng)相當成熟，基本上能滿(mǎn)足工程測量需求。而GPS應用才剛剛起步，需要更多的時(shí)間和更多的實(shí)踐。GPS是水利工程測量中一項精度和效率較高的測量技術(shù)，其運用空間還很大，因此需進(jìn)一步擴大和提高其在水利工程測量中的運用空間。
四、GPS技術(shù)在水利工程測量中的應用
目前國內多數大型水利工程都應用到了GPS測量技術(shù)，GPS在水利工程測量中的應用主要包括以下幾點(diǎn)：
1.GPS 的外業(yè)測量
在 GPS 的外業(yè)測量中，選點(diǎn)是其重要部分。所選出的點(diǎn)對測量結果的準確性具有非常重要影響，因此當 GPS 外業(yè)測量工作進(jìn)行選點(diǎn)時(shí)，一定要做好充足的準備工作，并應當注意幾點(diǎn)：①選點(diǎn)周?chē)哂?5度以上的地方不能有遮擋物，避免信號被遮擋。②選擇地點(diǎn)遠離發(fā)電站，防止磁場(chǎng)對信號的影響。③應選擇較為開(kāi)闊、平坦、交通便利、方便觀(guān)察的地理位置。同時(shí)注意GPS 的觀(guān)測工作，觀(guān)測過(guò)程中，依據GPS的調度表作用安排，采用靜態(tài)定位。在三個(gè)部分同時(shí)安裝接受機，開(kāi)機觀(guān)察，當各個(gè)測量數據都符合要求時(shí)，再按照接收機的提示將數據輸入，讓接收機自動(dòng)進(jìn)行數據采集，并要求觀(guān)察者及時(shí)填寫(xiě)測量手冊。
2.變形觀(guān)測和地形觀(guān)測
在水利工程中，需要實(shí)時(shí)監測水利建筑的地基、水庫大壩以及堤壩外圍位移、傾斜和沉降等變形情況。由于被觀(guān)測的建筑物外圍尺寸大，環(huán)境較為危險，必須要用較高的測量技術(shù)，傳統的監測地基沉降方法主要靠水準測量方法，利用三角測量法測量整體傾斜和水平方向移動(dòng)。而GPS技術(shù)運用到變形觀(guān)測中，則只需在遠離大壩地方安置GPS接收機并選取幾個(gè)基準點(diǎn)，在發(fā)生變形的地方也安放GPS定位機，同時(shí)選取好觀(guān)測點(diǎn)，自動(dòng)的不間斷的觀(guān)測數據將會(huì )傳達到數據處理中心，經(jīng)過(guò)嚴密計算后得到變形數據。
3. GPS布網(wǎng)工作
一般來(lái)說(shuō)，水利工程布置控制網(wǎng)和監測網(wǎng)通常采用邊連或網(wǎng)連式，這樣的布網(wǎng)方式可以增強網(wǎng)形的幾何強度，保證控制網(wǎng)與觀(guān)測網(wǎng)的可靠性，提高數據精準度。但并不是所有的水利工程都能使用這種布網(wǎng)方法，對線(xiàn)路以及相屬的帶狀工程測量，例如引水、提防工程等，大多所采取的布網(wǎng)方式是由點(diǎn)連式或者邊連式，是指每隔一段距離布置一組GPS點(diǎn)對，然后將其連接成連續的三角鎖同步圖形，不僅利于保證數據的精確性，也利于消除由于水利工程中的各分項工程過(guò)于分散導致控制點(diǎn)疏密布置不當的問(wèn)題，有著(zhù)顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢。
五、GPS的應用前景
隨著(zhù)水利工程測量行業(yè)內硬件設施和軟件設施的發(fā)展及要求的提高，對水利工程測量要求也日益嚴格，部分軟件還將實(shí)現測量繪圖數字化統一。今后盡可能減少數據傳送、輸入、轉抄等不必要中間環(huán)節，實(shí)現測量、設計和施工以及后期管理的一體化，防止出現返工，數據不完整等現象發(fā)生，這是水利工程內外一體化的基本要求，也將對水利工程測量工作起著(zhù)非常關(guān)鍵作用。雖然目前我國水利工程常規測量方法，采用了電子水準儀、電子全站儀等先進(jìn)設備，但受環(huán)境因素制約，作業(yè)難度較大，效率相對較低。而通過(guò)GPS靜態(tài)定位方法對工程總體控制網(wǎng)測量，能夠依據測量數據繪制出帶狀地形圖、路線(xiàn)平面、縱面測量等，非常便捷。能在水利工程施工階段為閘門(mén)、渠道、堤壩建立施工控制網(wǎng)，這僅僅是GPS在水利工程測量中應用的開(kāi)始階段。另外，GPS技術(shù)還可以應用到土木工程施工領(lǐng)域，包括基礎理論研究、實(shí)踐方法的探索、信號接收手段的更新、信號處理方法和軟件的開(kāi)發(fā)等的發(fā)展.在高層建筑施工的放樣與定位、大壩建設與監測、道路和橋涵的定位于控制等領(lǐng)域也將被更為廣泛的推廣與應用，并且在不斷的應用中更加不斷完善。
六、結束語(yǔ)
總而言之，將GPS技術(shù)運用到水利工程測量中，是水利工程測量工作的一個(gè)重大革命性突破，GPS高精度、全天候、無(wú)通視的優(yōu)勢很大程度上提高了水利工程測量的精確性，而便捷操作方式也大大節省了許多人力物力，提高測量效率。通過(guò)在水利工程測量中的應用，充分了解與掌握GPS技術(shù)的應用過(guò)程與方法，也為今后GPS的更廣闊應用奠定基礎。
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