水库河道测绘系统GPS应用

2020-11-28张夏济南市水文局

珠江水运 2020年17期

关键词：横断面控制点大坝

张夏济南市水文局

就当前测绘技术的应用状况来看，GPS无疑是最受欢迎且效果最佳的一类。因其精确便捷高效稳定的应用效果，因此在诸多的领域受到了广泛应用，即便是处在极为恶劣的环境条件下，也能最大程度地保障具体操作的稳定和高效。

1.GPS在水库河道测绘系统要求

1.1 做好周跳探测

对于GPS接收机来说，由于其接收的信号会随着时间变化，而载波相位观测值就是引起其变化的最为重要的时间函数，因此应对其高度重视。特别是在函数曲线出现周跳时，后续的防控一定要处理到位，以免对测量结果造成不良影响。

1.2 做好小波变换控制

对于水库大坝的变形监测，其中涉及到的小波变换应切实注意，以为信号时频分析等提供基础保障，由于监测到的数据对于分析水库工程运行状况有极大的促进作用，但碍于水库大坝所受的外部影响因素较多，且存在着很大的随机性和不稳定性，因此应充分参照变形产生的历史数据做深度分析，从而对大坝变形有一定的预测。以下是对以上监测特性的总结

其一，GPS与小波变换融合监测有着明显的趋势变化，水库大坝建成且处在运行时期，其会在自重以及水压等外部条件的作用下发生徐变反应，进而导致坝体自上游到下游的时效变形。对于一些大型的水库来说，由于水位通常会保持在正常高准且不放空，因此也就使得水压在坝体上产生弹性变量，而此时水位则处在一个逐渐上升的状态。而通过趋势项分量即可判定大坝位移是否稳定，但这只能反映出一个基本大致的情况。

第二，GPS与小波变换融合有着鲜明的随机波动特征，由于影响大坝变形的温度和水压等是时刻变化着的，因此也就有了其随机波动的特性。通过这样的变换监测判定大坝变形，其中并不存在确定性函数，因此也就不能精确地对变形函数曲线予以描述，这样一来就难免出现一定的误差。然而对于小波理论综合预测模型来说，通过对其科学高效的应用，确实能够对大坝变形整体的时间序列以及趋势项进行有效的分离，而在对其各项的整合分析之下，监测的精确度也就得到了切实的保障。

2.水库河道测绘系统GPS准备内容

2.1 水库河道测绘系统准备阶段

（1）明确进行河道测量的目的和有关标准，并签定具体的执行合同。

（2）准备资料：设计区域各种比例的地形图以及控制点等资料务必要准备完善；与此同时，测量区域的各个方面也应有充分的了解，例如涉及到的政治经济因素以及生态环境建设的一些现实性价值等，尤其是与具体工作开展直接相关的气候等有关条件。

（3）在获取工程现场地形图等各类资料以及进行必要勘测的基础上，制定切实可行的测量档方案。

（4）立足于工程前期布局，对吃穿住行等各个方面做出精细安排。

2.2 控制测量阶段

（1）要想保障河道测量工作的稳定，加密控制网的布设应放在突出位置，一般来看，这样的布设方式主要有三角网和导线网，如今随着技术的发展，GPS受到了更多的应用。此处是以现有的设备确定采用GPS网进行布设，需要注意的是，这样的方式与一般测量并无多大区别，其中涉及到的方案设计以及外业实测和内业数据等都应严谨有序地予以实施。技术设计也应引起足够的重视，后续的测量全部是根据其具体展开，对其的部署可参照有关方提交的任务书以及合同群规定的有关标准。具体来看，主要有测区范围和测量精度以及提交结果方式等共同构成，与此同时还应保证其整体与国家相关机构规定的技术测量标准保持一致。尽管与普通的测量方式没有多大区别，且在流程上基本一致，但是现代GPS网测量却有着突出的优势，由于无需进行控制点的通视且点位测量精度又比较均匀，因此相对来说其的操作灵活度更高一些。具体实施布网时，务必要确保河道测量各个点位精度的稳定，以使其在后期运行中发挥出最大价值。对于GPS网的施测，以下几点应切实注意，查勘和选点以及建立标志等一般应与普通测量保持一致，前后环节的顺次应把握精准，以切实地保障具体操作的科学高效。

对于GPS控制点的选择来说，应严格遵行以下原则：①点位的环境要求应放在第一位，区域内视野应保证开阔，同时还应保证一定范围内没有较大的障碍物，另外还应避开高压线等微波辐射的干扰；②点位的基础应确保稳固，以为后期长期高效的运行提供基础保障；③一般控制点设定在河堤上，为的是保障河道断面测量的便捷性，各个点位之间的距离处在1km左右即可。选择完毕以后，应及时做出标志，并协同当地有关部门对其进行管理和维护。观测时间的确定也应经过深思熟虑以后方可有序进行，测量区域内的经纬度和高程等务必要做到充分的分析，同时还应与卫星等设备的监测数据保持协调，以确保最终测量过程以及结果符合预期。另外，还应按照以上控制网的布置情况确定每天的工作计划，同时还应将区域内的交通和通讯等条件充分地分析到位，以免引发不可调控的不良情况。

（2）对于河道测量来说，高程控制网无需单独建立。因其对这方面的要求较高，因此测量方法上务必要保证精细全面，以使其与GPS控制点保持一致。

3.GPS技术在河道横断面图的测绘应用

对于河道纵横断面的测量来说，其中涉及到的测绘工作应重点关注，以为后续河道地形图等的确定提供基础保障。

（1）断面基点的测定。测量河道横断面之前，务必要首先在河道某岸的河堤区域布设一些断面基点，这样的操作一般应参照原有的地形图具体实施。与此同时，还应组预先设计的有关标准保持一致。如果没有地形图可做参照，则可按照一岸每隔50—100m的方式进行具体的操作。需要注意的是，基点的排列应平行于河道的主流方向，并应对其进行规范的编号。另外，各个基点间的距离可借助于量距或是红外测距等方式予以确定。

（2）河道横断面测量。对于河道横断面的测量来说，全站仪无疑是最为显著的一类测量方法。具体来看，首先在某控制点上设置全站仪，并输入该点的高程和坐标等已知数据，然后对相邻的控制点进行瞄准，而其已知数据也应一并输入。一般情况下，全站仪附近任何一个横断面的测量都应在其基点上插上花杆，同时河道对岸也应插上花杆，两个花杆的连线应与河道保持垂直。这些操作完成以后，即可进行断面点有关方面的设定，密度和间距等的控制务必要保证精确无误。

（3）断面数据野外采集。一般情况下，基准线都是在四等GPS控制点附近架设，而流动站和数字式测深仪则应固定在特定位置。对于GPS接收机天线和测深仪换能器的平面位置并不一致，要想精确测量二者之间的关系，就应采用特定的软件进行有关数据的精细分析，以切实地保障定位和测深等的协调。对于测深仪和RTK来说，通常其所采集的数据是通过一个串口适配器连入计算机，前者为连续测量，后者处于实时跟踪状态。对于数据采样格式的确定，时间间隔以及手动采集等模式皆可视情况做具体参照。因船速控制存在不定性，因此可按距离大小进行定位采集。另外涉及到的静态水边高程，也应在联合测量的基础上予以精确测量并记录下来。

（4）河道横断面图的绘制。需要注意的是，全站仪测得的数据应及时传输到计算机当中，进而为其及时有效的处理提供保障，如有问题应及时做出调整。

（5）河道纵断面测量。该部分的测量一般是在各个横断面里程桩以及河道最深处和岸边点等的高程绘制基础上完成，因此其中涉及到的关键点务必要保证精细全面。