关于GPS在水利水电工程测量中的应用及其前景展望

张钊

【摘要】随着信息技术的稳步提升，科技水平也得到了快速发展，在各行业领域中的应用范围不断得到有效拓展，不同种类的电子测绘技术也开始逐渐应用到水电工程中，而GPS技术具有全天性、高定位程度高、自动化水平高等特点，已经受到社会各界和工程测绘人员的关注和喜爱，进而对测绘行业发展起到一定的促进作用。因此对GPS技术进行深入分析就显得十分重要了。

【关键词】GPS技术；水利水电；工程测量；应用前景

截止到目前，GPS是全球范围内最为先进、完善的定位系统，其不仅仅具有全天性、全球性、高精度以及强大的定位能力等特点以外，还具有一定的抗干扰性和私密性。基于以上特点，GPS已经进行被社会中各行业领域进行了相应的关注，其中不乏各国的军事部门。在加之其自动化水平较高、精度高等特点，也受到了测绘行业的重视和关注。尤其最近几年各行业领域都加大了对该技术研究力度，并且在其应用上已经取得了很好的效果，同时也为科学实验等发展提供了较好的发展前景。

一、GPS定位原理分析

GPS系统中可以包含很多种定位信息，都能够作为GPS定位的观测量，而其中最为主要的有码相位和载波相位两种观测量。通常情况下，码相位观测是指定位卫星发生信号以后到达接收设备的时间，也就是定位卫星发射的C/A码或者是P码同接收设备自身发出的观测信号，二者之间通过几何相位的方式对其距离值进行测定。而载波相位观测则是要确认接收设备所发射信号的相位，以及接收定位卫星所发出载波信号的相位，通过二者间差值来求得观测值。因为载波实际的波长比码宽少很多，所以载波相位的准确程度要比码相位高很多，因此，现阶段较为大型的GPS接收设备都是使用载波相位来进行测量。此外，不论在地球上的任何一个区域都能接收到六颗以上的GPS卫星所发射的信号[1]。

GPS定位系统有着极大的优势和特点，例如、操作方法简单、成本支出费用低、高效率、不间断、全天性等。能够满足水电工程测量和一些科学领域测量的实际要求。而GPS卫星，能够持续向用户发送相关用来定位的信息数据，还能接收并储存相关信息，同时，还能根据地方监控中心的指令，在适当的时候调整运行偏差，进而给用户提供更加精密的时间。而随着技术发展，GPS在水电工程中应用范围在不断地拓张，尤其是在变形观测、首级控制等方面。

二、GPS技术在水电工程中的实际运用

（一）首级控制

1、网图形设计

GPS系统中首级控制网络的图像通常都是三角形或者是多边形，在给网点加密过程中，使用极坐标以及附合线路等两种方式进行。

首先，三角形网。GPS系统网络是由不同步且独立的观测边所构成三角形，通过实际测量可知，三角形具有很强的几何结构稳定性，同时其自身还具有一定的自检水平和能力，在进行观测过程中，能够有效地发现实际观测结果中的问题，进而保证GPS系统网的实际稳定性和可靠性。同时，通过平差方式以后，能够保证相邻点间的向量精度比较均衡。

其次，环形网。其自身结构强度没有三角形网结构牢固，但是在水电工程中，也会将其作为首级控制网络，如果首级网对测量精度以及测量区域范围不大时，也可以使用附合线路或者是星形网进行测量工作。

2、接受设备

现阶段，我国一般使用的GPS接收设备有两种，一种是单频设备，另外一种是双频设备。单凭设备的精度可以达到10mm+1ppm*D，而双频设备的精度能够达到5mm+1ppm*D。这两种接收设备都能够满足首级控制网对精度的要求，但是还需要注意的是单频接收设备测量的边长通常不会超过10km[2]。

3、数据处理

在对数据进行处理时，一定要按照先预处理，再到平差计算，然后在进行坐标系的转换，或者是将现有地面网进行联合平差。同时还要重视起对初始数据的处理、整合、分类，从而为后续的平差计算做好准备，这是进行预处理这一环节的根本目的。在进行平差计算时，要使用WGS84坐标体系对整体进行平差，而数据处理就是对GPS网和地面网间的平差和坐标进行相应的转换，从而获取到所需要的信息數据。

（二）图根控制

GPS在进行图根控制测量时，还要注意一下几个方面：

首先，要接收设备使用的是单频机，其具有机身轻、易于携带等特点。其次，要使用符合线路。从相应的已知点出发再回到这个已知点。因此，在控制点分别较少的区域内，只需要有一个已知点就能够进行相应的测量。最后，使用GPS快速定位软件，对每个测量中心实际定位时间通常在2-3分钟内就能够完成。在水电工程测量中，运用大比例尺地形图对图根控制进行相应的测量，能够起到非常良好的作用效果[3]。

（三）变形监测

由于水电工程长期受到水负荷应力，就可能在某种程度上导致水电工程的大坝受力不均匀开始变形，为了提升坝体的稳定性和安全性，就要对大坝变形进行连续的监测[4]。而GPS系统中的精密定位技术就能够满足大坝在监测过程中，对其的精度要求，并且还能达到监测工作的自动化、例如，将其安装在较为合适的位置，对大坝的形变进行观测，处理中心要多传输的数据进行分析处理，进而保证能够及时对大坝变形做出反应。

三、前景展望

在对水电工程进行测量过程中，GPS凭借自身特点和优势取得了不错的效果，其自身优势是传统测量方式方法不能进行比较的。而随着科技水平的不断提升，在GPS接受设备以及数据处理上都会得到不断完善和充分发展，使得GPS测量技术水平提升和发展，进而更好的为测量行业提供帮助。

结论：

总而言之，随着科技水平提升，GPS技术应用范围也会更加广泛，应用效果也会更加良好，不仅是在水电工程中得到大面积使用，其他行业中的应用范围也会不断拓展。因此，只有GPS技术未来良好的发展，才能更好的为社会进行服务。

参考文献：

[1]胡建中.GPS在水利水电工程测量中的应用及其前景展望[J].城市建设理论研究（电子版），2015（11）：3236-3236.

[2]刘和平，薛双良.GPS测量技术在水利水电工程测量中的应用研究[J].城市建设理论研究（电子版），2015（3）：4989-4989.

[3]王艳春，刘艳.关于水利水电工程测量技术的探究[J].城市建设理论研究（电子版），2015（21）：2568-2568.

[4]杨玉光.GPS RTK测量技术在水利水电工程中的应用[J].低碳世界，2013（14）：128-129.