王向卫

摘 要：我国人口众多，水利资源丰富，水资源使用较多，因此需要大量的水利工程，进行水资源的输送，确保人们日常生活用水以及农田灌溉用水。水利工程在建筑之时首先需要进行测量，随着科技水平不断提高，尤其是现在的全球定位系统GPS不但能够提供更加精准的测距服务，其自身具有全天候、实时性、抗干扰性等众多优点，能够更加准确提供真实的速度，三维坐标以及精准视线。

关键词：GPS 技术;水利工程;测量

1 GPS工作原理

GPS系统属于全球定位技术，该技术已日趋成熟，逐渐运用于工业、军事、矿产、建筑等各个领域，目前已获得较为明显的成果。该技术具有高精度与高效率的优点，对于传统工程测量，通常需布置控制网，实施桩位放样，大多使用全站仪、测距仪等仪器。而GPS系统完全不考虑气候因素，不受地形环境影响，确保工程测量能够高精度与高效率。

首先，动态分析桩位放样，桩位精确度误差可控制于厘米级。

其次，构建放样平台。利用GPS技术，可构建放样平台，在施工平台中设置钢管桩放样，有利于减少外业测量时间。

第三，偏心检查。为确保精确度，可实现一物两用，利用桩位偏心检查技术，使工程测量效率显著提升。使用GPS技术需注意，部分测量数据不能够直接获取，必须与其它测绘仪器相结合，方可顺利完成工程测绘。

第四，GPS与传统测绘技术可有效结合，实现测量定点与定时，现阶段，通常采用静态定位技术与快速的静态定位技术。

2 GPS 技术在水利应用特点

水利工程在GPS 技术应用上，借助于GPS 卫星定位，能够实现工程的精确定位。GPS 系统主要有三个部分构成，分别是空间和用户、地面设备方面，其中空间部分主要是距离地面2000 千米高度有二十四颗卫星在轨道上，实现全天候的控制和观测，随着大气摩擦的影响，导航精度上会有一定的偏差。对于地面控制系统中，有地面监测中心和主要控制站以及地面天线等，地面控制系统主要是接收卫星发布的信号，然后测量卫星轨道以及相距距离。还有用户设备，主要是GPS信号接收机，这种设备能够精确获取卫星信号，同时经过内部的处理和计算机分析后，能夠有效获取用户坐标。

GPS 技术的适应性非常好，且能够应用到许多行业中，和一般的测量技术比较而言，其自身具备更多的高科技优点。GPS 技术能够实现高度自动化，且操作上比较简单、方便，在测量的过程中，只需一点简单动作，例如操作连接电缆线工作，放置相关仪器等，这些工作都是非常简单，即可实现GPS 技术的自动化跟踪。同时，还可以不间断的全天候提供导航服务和各种测量工作，且观测需要的时间很短，能够获得较高精度的测量数据。

3 GPS技术在水利控制测量中的应用

3.1 建立工程控制网

工程控制网作为工程管理和建设的基础，其类型及精度与工程项目的规模和性质均有密切的联系。通常情况下，工程控制网的覆盖面越小，点位密度越大，对于精确度得要求也就越高。边角网是最为常用的方法之一。采用 GPS 定位的方法构建控制网，对于点位选择的限制较少，测量精度较高，且具有时间短和费用低等诸多优点。在工程首级控制网中应用广泛。应用GPS 技术进行控制网建立，一般多采取载波相位静态差分技术，以保持毫米级得测量精度。采用GPS 技術建立施工控制网以及工程控制网均拥有十分明显的优势。道路施工和勘探控制网，具有横窄、纵长的特点。通常采取三角锁、导线的方式，并常常需要进行分段实施，以防止误差积累。采取GPS 技术，因为点与点之间没有通视的需要，能够敷设较长的三角锁，实现长距离线路坐标控制的一致性。

3.2 选点与立标

GPS水利测量时应该遵循四大原则：

1）测量点选择交通便利、周围无障碍物的地方，视野开阔保证有足够的视场;另外测量点地面基础牢固，而且易于下次找到，保存测量点的位置。

2）测量点选择在至少200米内没有大功率无线电发射源;离高压线的距离不得小于50m，以避免高压线产生的电磁场对GPS信号的干扰。

3）测量点选择在无强烈干扰卫星信号接收的物体，如大面积水域是强烈的干扰物，因此要避免大面积水域。如此选择的目的是为了避免多路径效应。

4）测量点选择时，有就测量点不选新的测量点。使用旧的测量点前对旧点的稳定性和完整性进行检查，符合要求继续使用。另外GPS网点要铺设标志性的标石。为准确标定点位，另外选择标石也有要求，选择的标石要稳定、坚固以便长久使用。预埋标石后及时标记和更新选点网图。

3.3 平面控制测量

GPS与EDM导线结合的方法对于高水头的水利工程，输水隧洞的控制是整个工程的核心。由于水利工程处位于山地狭谷这种特殊的位置，采用GPS测量往往受到地形条件的限制，不能直接在坝址、进出洞口（支洞）、厂房等关键位置上施测，而只能在附近山脊等開阔处选取合适的点位，再用EDM导线延伸至需要的位置上。在各施工区如坝址、洞口、厂房等处布点时，每处至少布设2～3个点，并使各相邻点互相通视，最好能组成一个三角形，以便检验测量成果的精度。常用的方法有：用全站仪测量两点间的平距与GPS二维约束边长进行比较，用全站仪测量单角与GPS坐标反算角度值进行比较等。

测距导线作为水利工程的地表控制是非常合适的，一方面全站仪在生产单位已得到全面的普及，同时它又有良好的测角、测距精度;另一方面，测距导线选点的自由度大，能在所需的地方布点，并能一次性完成平面和高程控制测量。为提高隧洞的贯通精度，减少坝址与厂房间控制点的数量，导线宜布设成直伸型。

3.4 拟合高程测量

水利工程中采用GPS高程测量与几何水准相比较，具有许多优越性，主要表现在电间无须通视、观测操作简单、网型连接要求不严、减轻外业作业人员的劳动强度、提高工作效率，具有良好的经济效益和社会效益。在平原或丘陵地区的一般工程测量中，完全可以用GPS高程拟合的方法代替四等水准或普通几何水准测量。在带状测区，高程拟合采用线性拟合更合适，而在面状地区，则不太合适。在山区GPS网中，只要联测适量的几何水准，利用数值拟合法求解GPS正常高，可以达到山区四等水准的要求。

GPS高程控制网的设计应根据高程异常的变化情况，对水准联测进行设计，应做到精心设计、精心观测和精心解算。联测的几何水准应分布于线型网的两端和中部。如果是区域网应均匀分布于周边和网的内部。这样布设拟合的精度最好、最合理。网型传递应采用网连式，高程的传递应采用符合方式进行高程推算。控制点的选点应尽量选择适合GPS观测的环境，以保证观测质量。减少外业的返工率和作业时间。同时作好星历预报，计划好观测时间，确保卫星数量和接收数据的质量。

4 结语

GPS 测量技术在水利工程中发挥着重要的作用，由于其具有高精度、高准度、全天候、时间短、多功能、操作简单、自动化程度高等优点，为水利工程的测量带来了极大的便利，提高了水利工程的测量效率。随着科技的发展，GPS 测量技术也会不断得到提高和改进，使其会越来越多、越来越广地运用到水利工程建设中去，从而促进我国水利工程建设的发展和完善。

参考文献

[1]李冬韩.GPS 测量在水利工程测量中的应用探析[J].河南水利与南水北调，2015（02）：37-38.

[2]陈立威.探析水利建设工程的质量检测管理[J].住宅与房地产.2015（19）