论新时期下水利工程中GPS测绘新技术的发展及作用研究

李越

摘要：GPS测绘技术应用于水利工程之中，必将为工程建设和运营带来更多的优势，促进水利工程的高速发展。其推广和应用，不仅使水利工程相关工作更方便更快捷，也有效的提高了测绘的成果和质量，使工程具有更好的经济和社會效益。

关键词：水利工程；GPS；测绘技术

水利工程具有污染小，经济效益高的特点，所以其在我国国民经济建设中发挥了无可替代的作用。例如三峡工程，小浪底工程，葛洲坝水电站等的建设等，这些水利工程的建设有效的保证了我国的经济建设的高速有效运行以及人民生活的有序进行。不过由于这些工程规模巨大，在对原本的环境造成一定影响的同时，也对设计和施工都提出了更高的要求。因此，保障水利工程施工和运行的高水准就成为水利工作者考虑的头等大事。此时，测量就成为了关键，当然对于中小型水利工程同样不能例外，因为不论大型水利工程还是中小型水利工程都需要通过测量技术和手段，为水利工作者提供准确的数据、高精度的放样，进而有力的保证了工质量和工程的验收，于此同时也是对工程运营后变形监测以及环境监测的一项重要手段。而作为一项新技术的GPS测绘技术，必将在新的时期大放异彩。

1 GPS测绘技术在提防施工测量中的发展和作用

提防工程在水利水电工程的测量中，其高程是按照“分级布设、逐级加密”的原则进行控制测量的。如果应用常规方法，会出现误差积累大、分层精度也不够均匀，这主要是因为常规方法通常是采用“四等水准—图根水准—测土水准”方式布网，从而实现对提防工程的高程进行控制。这个时候不仅高程和平面需要分开、分级进行布设，还需要平面控制点间实现相互通视。但是如果采用GPS-RTK技术进行测量，对误差不仅可以减少传播途径，点间也不可能出现积累传递，使得控制点的精度极大的获得了提高。在传统的高程测量方法中，根据测量精度的不同，需要选用相应的测量仪器，例如有的精度要求选择水准仪，而有的要求选择电磁波测距仪器等，同时还需要根据相应的布网形式进行观察，结果就导致观测垂直角的精度要求高，测回数多，观测环境也受到了一定的限制，因此，采用传统高程测量方法可以说是费时又费力，甚至还经常出现返工的情况。而新技术RTK则可完全避免这些问题，在该模式下，基准站可以将观测到的数据和观测站的坐标信息通过数据链传送给流动站。流动站首先是通过数据链接受基准站获取的数据信息，对GPS观测的数据进行采集，在系统内组成差分观测值，对其进行实时处理的同时给出精确到厘米级的定位结果，整个过程中使用的时间不到15分钟。该技术应用的过程中，流动站是一个重要组成部分，而且流动站可以是处在运动状态的，也可以是处在静止状态。流动站的运作只要能够保证4颗以上的卫星相位观测值的必要几何图形以及跟踪，那么其就可以实现随时随地的给出精确到厘米级的定位结果。

2 GPS测绘技术在水工隧洞的贯通中的发展和作用

山区的河流多呈现流量小、落差大的特点，这些地方的水利工程往往是建造引水式的电站。这个过程中，挡水的建筑物距离发电建筑物往往很远，此时需要引水隧洞将水库中的水与发电站厂房连接起来，但但引水隧洞过长的时候，就需要运用某种方式保证引水隧洞的正确贯通，而施工控制网的建设就是为了实现这一目的。但是施工控制网往往需要花费大量的外业工作，可若是通过GPS技术来建立施工控制网的话，就可以极大的简化测量工作。这主要是因为采用常规方法建立控制网的话，就会出现许多控制网点，而这些控制网并非都是有用的，这其中有许多都是一些过渡点，也有可能是为了增加图形的强度而设置的控制网点。 但采用GPS测量技术时，则可以不必测定这样的过渡点，因为GPS测量技术可以直接对洞口的相对位置进行测定。而且GPS测量技术在简化工作的同时，还能够极大的提高测量的精度，甚至是实现厘米级的测量精度。

3 GPS测绘技术在大型电站的道路施工测量中的发展和作用

在公路建设的过程中，测量工作贯穿于整个施工建设的过程之中，不论是选线、定测，还是施工放样，都需要进行测量工作。然而采用传统的测量方法，不仅会积累测角和测边的误差，测出来的结果精度也很低，这是因为常规的测量方法中的控制网需要紧随公路的线路，因此会布设成带状，而此时要提高控制点的测量精度就会变得很困难，所以其并不能有效满足施工的需要。而为了提高精度，满足工程需要就必须保证已知点能够有足够的密度，另外，为了确保通视，还必须要寻找到高点直到建标。这个过程不仅费时费力，同时还需耗费许多金钱，综合这些困难因素，如果采用常规的测量方法时很不划算的，不仅效率低下，费用还很高昂，同时又不能满足工程需要的精密度。但是采用GPS技术的话，情况则就很不一样了。因为其不仅具有精度高的特点，而且还不要求相邻点通视，几乎不受气候因素的影响，同时布网也很灵活，所以对网形要求也很低，进而使得道路测量工作既可以节省大批的费用，又能有效的提高工作速度，在极低的外业工作强度条件下，有效提高了工作效率。

4 GPS测绘技术在水力发电机组安装测量中的发展及作用

为了保证发电系统的正常运转，发电机组各个部分之间相对位置的精准度要求很高。所以在放样时需要对高十几米或几十米高度外的建筑设置统一的放样基准。此时就需要建立高精度的施工控制网，不过由于施工现场的通视条件不是很理想，在仪器安置的时候会出现许多麻烦，而采用GPS技术进行测量，不仅使施工控制网的自动化程度高，还具有布点灵活、可连续观测、全天候观测、无需通视、建立三维坐标等优点，极大的提高了工作的效率和精度。

5 GPS测绘技术在大型水工建筑物变形观测中的发展及作用

通过使用GPS技术，可以实现对建筑物变形的实时观测。当变形观测点能够放置仪器，虽然没有设置基准点，但是可以直接测定形体上目标点的相对位置变化，也可以对目标点与距离较远的变形区外的稳定基准点的绝对位置变化情况进行测量。而当观测点放置仪器存在困难时，GPS测量则可以对变形观测基准点的稳定性进行有效的校核，这个过程中还不需要设置复杂的参考网，可以轻易实现校核。

不论大型水利工程还是中小型水利工程都需要通过测量技术和手段，为水利工作者提供准确的数据、高精度的放样，进而有力的保证了工质量和工程的验收，于此同时也是对工程运营后变形监测以及环境监测的一项重要手段。而作为一项新技术的GPS测绘技术，必将在新的时期大放异彩。

参考文献：

[1]GB/T 18314-2009，全球定位系统（GPS）测量规范[S].

[2]刘斌.GPS技术在水利工程测量中的应用[J].江西建材.2012（1）.

（作者单位：河北省水利水电勘测设计研究院）