摘要 隨著國家經濟不斷發(fā)展，大力推進水利工程建設，對水利工程質量具有更高要求。工程測量作為水利工程的基礎，GPS技術在水利工程測量中，被廣泛應用。本文主要分析GPS在水利工程測量中的應用特點。
關鍵詞 水利工程測量；GPS；應用特點
實時動態(tài)測量系統(tǒng)由數據傳輸和GPS技術所結合的系統(tǒng)，是GPS技術的創(chuàng)新，靜態(tài)定位測量是以觀測量載波相位為基礎，以實現(xiàn)實時差分的測量技術，它的工作模式有：動態(tài)定位、準動態(tài)定位、快速靜態(tài)定位、靜態(tài)定位等，若這些測量模式不結合數據傳輸，所定位的結果必須通過數據觀測后處理方可獲得。筆者根據自身多年的工程測量經驗，對GPS在水利工程測量中的應用特點。
1 GPS系統(tǒng)組成
GPS全球定位系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控系統(tǒng)、空間衛(wèi)星群組成，另外，測量用戶需設置衛(wèi)星接收設備。
首先，空間衛(wèi)星群。它主要由20萬km、24顆衛(wèi)星群構成，在6個軌道面均勻分布，各平面交角60度，地球赤道同軌道之間傾角為55度，衛(wèi)星軌道運行周期11h/58min，確保任何地點地平線、任一時間，均可接收5顆～10顆衛(wèi)星信號。
其次，地面控制系統(tǒng)。它主要包含一個主控站、五個監(jiān)測站與二個注入站，主控站按照監(jiān)控站觀測GPS數據，計算機衛(wèi)星鐘、星歷改正參數，通過注入站，把這些數據傳輸至衛(wèi)星中控制衛(wèi)星，發(fā)布指令給衛(wèi)星，對備用衛(wèi)星進行調度。監(jiān)控站主要功能為接收衛(wèi)星信號，對衛(wèi)星工作狀態(tài)進行監(jiān)測。注入站的功能是計算主控站數據，并將數據傳輸至衛(wèi)星。
第三，GPS用戶通過用戶設備、數據處理軟件和GPS接收機，接收GPS的衛(wèi)星信號，通過信號設施定位、導航。
2 GPS工作原理
GPS系統(tǒng)屬于全球定位技術，該技術已日趨成熟，逐漸運用于工業(yè)、軍事、礦產、建筑等各個領域，目前已獲得較為明顯的成果。該技術具有高精度與高效率的優(yōu)點，對于傳統(tǒng)工程測量，通常需布置控制網，實施樁位放樣，大多使用全站儀、測距儀等儀器。而GPS系統(tǒng)完全不考慮氣候因素，不受地形環(huán)境影響，確保工程測量能夠高精度與高效率。主要由六個方面表現(xiàn)：
首先，動態(tài)分析樁位放樣，樁位精確度誤差可控制于厘米級。
其次，構建放樣平臺。利用GPS技術，可構建放樣平臺，在施工平臺中設置鋼管樁放樣，有利于減少外業(yè)測量時間。
第三，偏心檢查。為確保精確度，可實現(xiàn)一物兩用，利用樁位偏心檢查技術，使工程測量效率顯著提升。使用GPS技術需注意，部分測量數據不能夠直接獲取，必須與其它測繪儀器相結合，方可順利完成工程測繪。
第四， GPS與傳統(tǒng)測繪技術可有效結合，實現(xiàn)測量定點與定時，現(xiàn)階段，通常采用靜態(tài)定位技術與快速的靜態(tài)定位技術。若采用靜態(tài)定位，需確保觀測時，不改變接收機的位置，因為計算過程，接收機位置與時間無關，主要在工程頂線、基礎測量等高精度測量中使用。另外，因靜態(tài)定位的觀測時間一般較長，若無特殊精度需求，在工程測量中不建議使用該技術。由于觀測時間長，進而研發(fā)了快速靜態(tài)定位技術，該技術利用載波香味，觀測值可控制于毫米級，通過幾個歷元觀測，可達到厘米級定位需求。
第五，GPS信號。GPS衛(wèi)星發(fā)射兩種頻率的載波信號，即頻率為1575.42MHz的L1載波和頻率為1227.60HMz的L2載波，它們的頻率分別是基本頻10.23MHz的154倍和120倍，它們的波長分別為19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分別調制著多種信號，
第六，靜態(tài)定位。所謂靜態(tài)定位，就是在進行GPS定位時，認為接收機的天線在整個觀測過程中的位置是保持不變的。也就是說，在數據處理時，將接收機天線的位置作為一個不隨時間的改變而改變的量。在測量中，靜態(tài)定位一般用于高精度的測量定位，其具體觀測模式多臺接收機在不同的測站上進行靜止同步觀測，時間由幾分鐘、幾小時甚至數十小時不等。
3 GPS在水利工程測量中的應用特點
對于水利工程而言，它作為國家支柱性產業(yè)，提升水利工程的安全運營、工作效率，是目前急需解決的問題。運營管理、施工難度與工程規(guī)模較大，GPS技術可為水利工程新建、測量，提供準確的數據信息，為實時安全監(jiān)測提供保障，因此，GPS技術在水利工程建設、管理提供重要保障。
首先，平面控制測量，GPS技術取代了傳統(tǒng)導線測量，按照工程實際情況，給予快速定位、實時動態(tài)定位，給予部分碎部、控制網測量。確保高精確度，通過實踐顯示，GPS定位精度：50km內可至6~10ppm對于高長度工程精密定位，1h觀測，其平面位置誤差不大于1mm。同時，觀測時間較短，在20km內可實現(xiàn)相對靜態(tài)定位，16min左右即可完成。通過GPS測量，任一基準站、流動站距離為14km以內。對于流動站，每站觀測僅幾秒即可。
其次，放樣測量。對于水利工程測量，選擇線路放樣與點放樣，在點放樣過程中，靜態(tài)網點、放樣點坐標轉換，傳輸至GPS流動站，按照所放點標識，給予實地放樣，控制放樣精度于5cm內。實施線路放樣時，按照室內線路中心線，控制彎道元素的中心線，坐標轉換、文件參數可傳輸至GPS流動站，按照樁號同中心線、樁號同放點關系，給予現(xiàn)場放樣。
第三，航空攝影測量。對于水利工程而言，測量區(qū)域一般屬于狹長條帶，通常線路較長，測量區(qū)域的樹林茂密，通視條件不高，布設像空點比較分散，且點與點之間的距離較遠，選擇傳統(tǒng)控制測量，耗時、難以確保工期進度、成果精度質量，選擇GPS可容易解決上述問題，較短時間內即可完成外業(yè)采集。
第四，高程測量。通過水準測量，同GPS測量相結合，確定區(qū)域水準高程，通過給累發(fā)那功夫，對觀測點具有密度、水準測量要求，分布通常較為均勻。通過高精度GPS定位技術，對觀測點高程差進行精密確定，按照建立水準面數學模型，計算點異常差、高程異常，獲取特定點正常高程值。通過實踐顯示，選擇靜態(tài)定位方法，大地高差誤差為3ppm左右，若距離<20km，可達cm級。與高級水準點相結合，實施高程轉換，對于丘陵、平原地區(qū)，誤差可至±5cm，山區(qū)可至±15cm，取代四等水準。
4 結論
綜上所述，GPS技術在水利工程測量中應用，可取得良好的測量定位效果，有效降低勞動強度，提升企業(yè)競爭力與經濟效益。GPS技術應用于水利工程測量，主要包含平面控制測量、放樣測量、航空攝影測量與高程測量等，具有測量時間短、控制高程誤差、測量數據高精度等優(yōu)點，可確保測量的可行性、可靠性和精度。
參考文獻
[1]陶歆貴.GPS RTK技術在水利工程測量中的應用[J].銅業(yè)工程，2007(2)：10-12.
[2]李柏章.GPS系統(tǒng)在水利工程測量中的應用[J].水利科技與經濟，2013，19(5)：119-120.
[3]孫龍，劉善.GPS系統(tǒng)在水利工程測量中的應用[J].民營科技，2013(1)：206.
[4]邵勇，吳立新.GPS在水利工程測量中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2013(23).
關鍵詞 水利工程測量；GPS；應用特點
實時動態(tài)測量系統(tǒng)由數據傳輸和GPS技術所結合的系統(tǒng)，是GPS技術的創(chuàng)新，靜態(tài)定位測量是以觀測量載波相位為基礎，以實現(xiàn)實時差分的測量技術，它的工作模式有：動態(tài)定位、準動態(tài)定位、快速靜態(tài)定位、靜態(tài)定位等，若這些測量模式不結合數據傳輸，所定位的結果必須通過數據觀測后處理方可獲得。筆者根據自身多年的工程測量經驗，對GPS在水利工程測量中的應用特點。
1 GPS系統(tǒng)組成
GPS全球定位系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控系統(tǒng)、空間衛(wèi)星群組成，另外，測量用戶需設置衛(wèi)星接收設備。
首先，空間衛(wèi)星群。它主要由20萬km、24顆衛(wèi)星群構成，在6個軌道面均勻分布，各平面交角60度，地球赤道同軌道之間傾角為55度，衛(wèi)星軌道運行周期11h/58min，確保任何地點地平線、任一時間，均可接收5顆～10顆衛(wèi)星信號。
其次，地面控制系統(tǒng)。它主要包含一個主控站、五個監(jiān)測站與二個注入站，主控站按照監(jiān)控站觀測GPS數據，計算機衛(wèi)星鐘、星歷改正參數，通過注入站，把這些數據傳輸至衛(wèi)星中控制衛(wèi)星，發(fā)布指令給衛(wèi)星，對備用衛(wèi)星進行調度。監(jiān)控站主要功能為接收衛(wèi)星信號，對衛(wèi)星工作狀態(tài)進行監(jiān)測。注入站的功能是計算主控站數據，并將數據傳輸至衛(wèi)星。
第三，GPS用戶通過用戶設備、數據處理軟件和GPS接收機，接收GPS的衛(wèi)星信號，通過信號設施定位、導航。
2 GPS工作原理
GPS系統(tǒng)屬于全球定位技術，該技術已日趨成熟，逐漸運用于工業(yè)、軍事、礦產、建筑等各個領域，目前已獲得較為明顯的成果。該技術具有高精度與高效率的優(yōu)點，對于傳統(tǒng)工程測量，通常需布置控制網，實施樁位放樣，大多使用全站儀、測距儀等儀器。而GPS系統(tǒng)完全不考慮氣候因素，不受地形環(huán)境影響，確保工程測量能夠高精度與高效率。主要由六個方面表現(xiàn)：
首先，動態(tài)分析樁位放樣，樁位精確度誤差可控制于厘米級。
其次，構建放樣平臺。利用GPS技術，可構建放樣平臺，在施工平臺中設置鋼管樁放樣，有利于減少外業(yè)測量時間。
第三，偏心檢查。為確保精確度，可實現(xiàn)一物兩用，利用樁位偏心檢查技術，使工程測量效率顯著提升。使用GPS技術需注意，部分測量數據不能夠直接獲取，必須與其它測繪儀器相結合，方可順利完成工程測繪。
第四， GPS與傳統(tǒng)測繪技術可有效結合，實現(xiàn)測量定點與定時，現(xiàn)階段，通常采用靜態(tài)定位技術與快速的靜態(tài)定位技術。若采用靜態(tài)定位，需確保觀測時，不改變接收機的位置，因為計算過程，接收機位置與時間無關，主要在工程頂線、基礎測量等高精度測量中使用。另外，因靜態(tài)定位的觀測時間一般較長，若無特殊精度需求，在工程測量中不建議使用該技術。由于觀測時間長，進而研發(fā)了快速靜態(tài)定位技術，該技術利用載波香味，觀測值可控制于毫米級，通過幾個歷元觀測，可達到厘米級定位需求。
第五，GPS信號。GPS衛(wèi)星發(fā)射兩種頻率的載波信號，即頻率為1575.42MHz的L1載波和頻率為1227.60HMz的L2載波，它們的頻率分別是基本頻10.23MHz的154倍和120倍，它們的波長分別為19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分別調制著多種信號，
第六，靜態(tài)定位。所謂靜態(tài)定位，就是在進行GPS定位時，認為接收機的天線在整個觀測過程中的位置是保持不變的。也就是說，在數據處理時，將接收機天線的位置作為一個不隨時間的改變而改變的量。在測量中，靜態(tài)定位一般用于高精度的測量定位，其具體觀測模式多臺接收機在不同的測站上進行靜止同步觀測，時間由幾分鐘、幾小時甚至數十小時不等。
3 GPS在水利工程測量中的應用特點
對于水利工程而言，它作為國家支柱性產業(yè)，提升水利工程的安全運營、工作效率，是目前急需解決的問題。運營管理、施工難度與工程規(guī)模較大，GPS技術可為水利工程新建、測量，提供準確的數據信息，為實時安全監(jiān)測提供保障，因此，GPS技術在水利工程建設、管理提供重要保障。
首先，平面控制測量，GPS技術取代了傳統(tǒng)導線測量，按照工程實際情況，給予快速定位、實時動態(tài)定位，給予部分碎部、控制網測量。確保高精確度，通過實踐顯示，GPS定位精度：50km內可至6~10ppm對于高長度工程精密定位，1h觀測，其平面位置誤差不大于1mm。同時，觀測時間較短，在20km內可實現(xiàn)相對靜態(tài)定位，16min左右即可完成。通過GPS測量，任一基準站、流動站距離為14km以內。對于流動站，每站觀測僅幾秒即可。
其次，放樣測量。對于水利工程測量，選擇線路放樣與點放樣，在點放樣過程中，靜態(tài)網點、放樣點坐標轉換，傳輸至GPS流動站，按照所放點標識，給予實地放樣，控制放樣精度于5cm內。實施線路放樣時，按照室內線路中心線，控制彎道元素的中心線，坐標轉換、文件參數可傳輸至GPS流動站，按照樁號同中心線、樁號同放點關系，給予現(xiàn)場放樣。
第三，航空攝影測量。對于水利工程而言，測量區(qū)域一般屬于狹長條帶，通常線路較長，測量區(qū)域的樹林茂密，通視條件不高，布設像空點比較分散，且點與點之間的距離較遠，選擇傳統(tǒng)控制測量，耗時、難以確保工期進度、成果精度質量，選擇GPS可容易解決上述問題，較短時間內即可完成外業(yè)采集。
第四，高程測量。通過水準測量，同GPS測量相結合，確定區(qū)域水準高程，通過給累發(fā)那功夫，對觀測點具有密度、水準測量要求，分布通常較為均勻。通過高精度GPS定位技術，對觀測點高程差進行精密確定，按照建立水準面數學模型，計算點異常差、高程異常，獲取特定點正常高程值。通過實踐顯示，選擇靜態(tài)定位方法，大地高差誤差為3ppm左右，若距離<20km，可達cm級。與高級水準點相結合，實施高程轉換，對于丘陵、平原地區(qū)，誤差可至±5cm，山區(qū)可至±15cm，取代四等水準。
4 結論
綜上所述，GPS技術在水利工程測量中應用，可取得良好的測量定位效果，有效降低勞動強度，提升企業(yè)競爭力與經濟效益。GPS技術應用于水利工程測量，主要包含平面控制測量、放樣測量、航空攝影測量與高程測量等，具有測量時間短、控制高程誤差、測量數據高精度等優(yōu)點，可確保測量的可行性、可靠性和精度。
參考文獻
[1]陶歆貴.GPS RTK技術在水利工程測量中的應用[J].銅業(yè)工程，2007(2)：10-12.
[2]李柏章.GPS系統(tǒng)在水利工程測量中的應用[J].水利科技與經濟，2013，19(5)：119-120.
[3]孫龍，劉善.GPS系統(tǒng)在水利工程測量中的應用[J].民營科技，2013(1)：206.
[4]邵勇，吳立新.GPS在水利工程測量中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2013(23).
