论文部分内容阅读
【摘 要】概述GPS技术及其在水利工程测量中发展现状，分析讨论了GPS工作原理、组成及其特点，并着重讲解了GPS技术在水利工程测量中的应用，主要包括GPS外业测量，GPS布网工作和实时动态测量方法应用。分析得出在以后的水利工程测量中，GPS测量技术将不断提高了我们测绘成果的质量，为我们赢得了良好的社会和经济效益。
【关键词】GPS；GPS；水利工程测量
1. GPS技术在水利工程测量中的应用现状
全球定位系统现已转为民用，并广泛应用于各个领域。其在水利工程测量中具有具有连续性、全天候、经济性、导航定位等诸多优点，能为用户提供精密而准确的数据。如：3维坐标、速度和时间等。一般来说，相对测量定位是GPS应用的主要方面，即利用l1和l2载波相位观测值实现的高精度测量。它是通过利用裁波相位测量局域差分法，通过得出接收机之间的一次差，然后在卫星观测历元与接收机之间算出二次差。最终通过两次求差算出其待定基线需要的长度。再确立其关键技术，根据算法模型，形成了静态、快速静态以及 GPS等作业模式。静态作业模式高精度的测量应用范围相对比较大，主要用于地壳变形观测、国家大地测量、大坝变形等测量，而快速静态测量有着高效作业与厘米级精度优势，因此被广泛推崇应用于一般的水利工程测量，而GPS测量凭借快速性、实时性，厘米级精度等优势，被数据采集（如碎部测量）与工程放样中广泛应用。而目前根据GPS在我国水利工程测量应用现状，仍有需要改进的地方。目前采用的测量常规的方法是几何水准测量，但是这种作业方法存在一定问题，如：作业效率低，没能充分发挥GPS高效、便捷、成本低、较强实效性等优势。因此，仍需加大对GPS技术的研究开发，将GPS 观测数据进行科学的处理，才能对水利工程测量达到精准要求。可采用精化大地水准面、高程拟合等方法，求解出GPS点的正常高h。现阶段，GPS技术代表着 GPS相对测地定位应用的主流。GPS系统是完全可以满足数据的采集和水利工程测量的要求的，其特殊构成是由 GPS无线电通讯设备、接收设备、电子手簿及配套设备组成，整套设备具有高效、便捷、操作简单、精准等优势。但是，由于GPS系统在轨卫星数的有限性，以至于在对空视线受阻的情况下，就不能保证对水利工程进行正常解算，影响定位的精准度和可信性。
2. GPS技术在水利测量中的应用
2.1 实时动态定位（GPS）技术简介。
2.1.1 实时动态定位（GPS）技术简介。实时动态定位（GPS）技术是一种实时差分GPS（rtdGPS）技术，目前是GPS测量技术的一个主线，以载波相位观测值为根据，属于测量方面的新突破，在水利工程测量中有着广阔的应用前景。现阶段，由于数据处理技术的落后，静态定位和准动态定位等定位模式不能实时解算出定位结果，并且无法审核观测数据，如此一来，便不能保证所观测数据的质量，以致出现由于检测的数据质量低造成返工，重测，从而加大工程量，加重了工程的负担。所以通过延长观测时间这一方法来保证测量数据的质量、可靠性，这样一来就降低了GPS测量的工作效率。GPS系统是由基准站和流动站两方面构成的，为保证实时动态测量，需建立无线数据通讯。建立无限数据通讯的原理是以点位精度较高的首级控制点作为基本点，以一台接收机布置在流动站作为参考站，对卫星进行不断进行观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的时候，通过无线电传输设备接收基准站上获得的观测数据，并加以解算，随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的3维坐标和测量精度。这样便可以实时采集待测点的数据和数据观测质量以及基线解算结果的情况。用户可根据其根据待测点的精度指标来确定其观测时间，最终实现作业的高效性，精准性。
2.1.2 应用实时动态定位（GPS）有分为两种模式：快速静态定位和动态定位。将这两种定位模式相结合，在水利工程测量中的应用过程中可包含水利工程测量、工程放样、监理等前端数据采集、监测等全过程。
（1）快速静态定位模式要求同时接收基准站和卫星的同步观测数据，实时解算整周未知数和用户站的三维坐标，在接收数据需要在每个流动站上有GPS接收机设备，从而静止地进行观测。要符合结束实时观测懂得要求，必须使解算结果的变化趋于稳定，使其精度符合工程设计要求。在控制测量应用中，一般采用常规测量方法，但其受环境因素影响较大，导致在自然条件比较恶劣的地区实施比较困难，如果采用 GPS快速静态测量，便得到事半功倍的效果。在水利工程测量中，采用GPS快速静态测量可以代替全站仪完成导线测量等控制点加密工作。
（2）动态定位模式动态定位测量前定位精度可以达到毫米级。动态定位只需要在某一控制点上静止观测几分钟，有些先进的仪器只要2s～10s的时间进行初始化工作，之后流动站就可以连同基准站的同步观测数据，并可按照预定的采样间隔自动进行观测，并确定采样点的空间位置。现阶段而言，动态定位模式在水利工程测量有着广阔的应用前景。测量精度小，可以达到1cm～2cm，并且整个测量过程不受对空通视影响，有着常规测量仪器无法超越的优势。
2.2 GPS技术的优点。
（1）避免了返工的负担，最终实现作业的高效性，实时性。
（2）动态定位模式动态定位测量前定位精度可以达到毫米级。提高了精准度。
（3）作业效率高，成本低，省时、省力。GPS技术所需流动站停留时间短，所需人力少，在人力少的工作过程中仍旧可高效、精准地完成中线测量等工作，因此，其精度和效率是常规测量所无法相比的。
（4）在中线放样的同时可完成中桩抄平工作。应用范围广，可以涵盖水利工程测、工程放样，监理等前端数据采集和监测等诸多方面工作。 GPS 可与全站仪联合作业，充分发挥 GPS与全站仪各自的优势。
总之，GPS静态定位技术和动态定位技术相结合的方法可以高效、精准、实时地完成水利工程平面控制测量。在水利工程生产过程中采用常规方法和GPS技术相结合的方法可以极大地提高生产效率。而GPS技术的使GPS技术不断发展和完善，随着该领域的深入研究和不断发展，短化了初始化时间，强化了跟踪能力，精度越来越高，最终实现高度可靠性。
3. GPS技术在水利工程测量中的应用前景
随着我国经济的飞速增长，对水利工程的不断投入和重视，水利工程测量设计行业硬件设施以及软件技术的发展，我国的水利工程建设迎来了新的发展机遇和新的挑战。挑战意味着对水利工程测量设计要求更为严格。除了对硬件设施的要求更高，软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持，实现设计、施工前、测量等所有过程管理一体化的数据链，避免出现返工，数据不完整等环节的出现。这是是水利工程测量内外一体化的要求，对水利工程测量起着关键作用。目前水利工程勘测中虽已采用电子全站仪和电子水准仪等先进仪器设备，但常规测量方法受环境的限制，作业难度较大，效率相对而言较低。因此，水利工程测量在目前的技术条件下应用GPS技术应当是首选。而GPS技术作为GPS的一个主流，在水利工程中的应用，有着非常广阔的前景。当前，用GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量，为勘测阶段测绘带状地形图，路线平面、纵面测量提供依据，在水利工程施工阶段为闸门、渠道、堤坝建立施工控制网，这仅仅是GPS在水利工程测量中应用的初级阶段。今后，GPS技术将被更为广阔的推广，并且在不断的应用中，其技术将会更加完善。
4. 结束语
GPS技术在水利工程测量中的应用是水利工程测量的一个新的突破，可谓是一项革命性的技术革新，它彻底改变了传统的作业理念与方法，极大地提高了测量的效率和测量精度。特别是随着实时动态定位（GPS）技术在水利工程测量的广泛应用，今后我国的水利工程测量工作将会愈加完善。
参考文献
[1] 徐绍铨，张华海，杨志强.GPS测量原理及应用[m].武汉大学出版社，2003.
[2] 张振军，谢中华，冯传勇.GPS测量精度评定方法研究[j].测绘通报，2007，1.
[3] 潘正风，杨正尧，程效军.数字测图原理与方法[m].武汉大学出版社，2004.
【关键词】GPS；GPS；水利工程测量
1. GPS技术在水利工程测量中的应用现状
全球定位系统现已转为民用，并广泛应用于各个领域。其在水利工程测量中具有具有连续性、全天候、经济性、导航定位等诸多优点，能为用户提供精密而准确的数据。如：3维坐标、速度和时间等。一般来说，相对测量定位是GPS应用的主要方面，即利用l1和l2载波相位观测值实现的高精度测量。它是通过利用裁波相位测量局域差分法，通过得出接收机之间的一次差，然后在卫星观测历元与接收机之间算出二次差。最终通过两次求差算出其待定基线需要的长度。再确立其关键技术，根据算法模型，形成了静态、快速静态以及 GPS等作业模式。静态作业模式高精度的测量应用范围相对比较大，主要用于地壳变形观测、国家大地测量、大坝变形等测量，而快速静态测量有着高效作业与厘米级精度优势，因此被广泛推崇应用于一般的水利工程测量，而GPS测量凭借快速性、实时性，厘米级精度等优势，被数据采集（如碎部测量）与工程放样中广泛应用。而目前根据GPS在我国水利工程测量应用现状，仍有需要改进的地方。目前采用的测量常规的方法是几何水准测量，但是这种作业方法存在一定问题，如：作业效率低，没能充分发挥GPS高效、便捷、成本低、较强实效性等优势。因此，仍需加大对GPS技术的研究开发，将GPS 观测数据进行科学的处理，才能对水利工程测量达到精准要求。可采用精化大地水准面、高程拟合等方法，求解出GPS点的正常高h。现阶段，GPS技术代表着 GPS相对测地定位应用的主流。GPS系统是完全可以满足数据的采集和水利工程测量的要求的，其特殊构成是由 GPS无线电通讯设备、接收设备、电子手簿及配套设备组成，整套设备具有高效、便捷、操作简单、精准等优势。但是，由于GPS系统在轨卫星数的有限性，以至于在对空视线受阻的情况下，就不能保证对水利工程进行正常解算，影响定位的精准度和可信性。
2. GPS技术在水利测量中的应用
2.1 实时动态定位（GPS）技术简介。
2.1.1 实时动态定位（GPS）技术简介。实时动态定位（GPS）技术是一种实时差分GPS（rtdGPS）技术，目前是GPS测量技术的一个主线，以载波相位观测值为根据，属于测量方面的新突破，在水利工程测量中有着广阔的应用前景。现阶段，由于数据处理技术的落后，静态定位和准动态定位等定位模式不能实时解算出定位结果，并且无法审核观测数据，如此一来，便不能保证所观测数据的质量，以致出现由于检测的数据质量低造成返工，重测，从而加大工程量，加重了工程的负担。所以通过延长观测时间这一方法来保证测量数据的质量、可靠性，这样一来就降低了GPS测量的工作效率。GPS系统是由基准站和流动站两方面构成的，为保证实时动态测量，需建立无线数据通讯。建立无限数据通讯的原理是以点位精度较高的首级控制点作为基本点，以一台接收机布置在流动站作为参考站，对卫星进行不断进行观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的时候，通过无线电传输设备接收基准站上获得的观测数据，并加以解算，随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的3维坐标和测量精度。这样便可以实时采集待测点的数据和数据观测质量以及基线解算结果的情况。用户可根据其根据待测点的精度指标来确定其观测时间，最终实现作业的高效性，精准性。
2.1.2 应用实时动态定位（GPS）有分为两种模式：快速静态定位和动态定位。将这两种定位模式相结合，在水利工程测量中的应用过程中可包含水利工程测量、工程放样、监理等前端数据采集、监测等全过程。
（1）快速静态定位模式要求同时接收基准站和卫星的同步观测数据，实时解算整周未知数和用户站的三维坐标，在接收数据需要在每个流动站上有GPS接收机设备，从而静止地进行观测。要符合结束实时观测懂得要求，必须使解算结果的变化趋于稳定，使其精度符合工程设计要求。在控制测量应用中，一般采用常规测量方法，但其受环境因素影响较大，导致在自然条件比较恶劣的地区实施比较困难，如果采用 GPS快速静态测量，便得到事半功倍的效果。在水利工程测量中，采用GPS快速静态测量可以代替全站仪完成导线测量等控制点加密工作。
（2）动态定位模式动态定位测量前定位精度可以达到毫米级。动态定位只需要在某一控制点上静止观测几分钟，有些先进的仪器只要2s～10s的时间进行初始化工作，之后流动站就可以连同基准站的同步观测数据，并可按照预定的采样间隔自动进行观测，并确定采样点的空间位置。现阶段而言，动态定位模式在水利工程测量有着广阔的应用前景。测量精度小，可以达到1cm～2cm，并且整个测量过程不受对空通视影响，有着常规测量仪器无法超越的优势。
2.2 GPS技术的优点。
（1）避免了返工的负担，最终实现作业的高效性，实时性。
（2）动态定位模式动态定位测量前定位精度可以达到毫米级。提高了精准度。
（3）作业效率高，成本低，省时、省力。GPS技术所需流动站停留时间短，所需人力少，在人力少的工作过程中仍旧可高效、精准地完成中线测量等工作，因此，其精度和效率是常规测量所无法相比的。
（4）在中线放样的同时可完成中桩抄平工作。应用范围广，可以涵盖水利工程测、工程放样，监理等前端数据采集和监测等诸多方面工作。 GPS 可与全站仪联合作业，充分发挥 GPS与全站仪各自的优势。
总之，GPS静态定位技术和动态定位技术相结合的方法可以高效、精准、实时地完成水利工程平面控制测量。在水利工程生产过程中采用常规方法和GPS技术相结合的方法可以极大地提高生产效率。而GPS技术的使GPS技术不断发展和完善，随着该领域的深入研究和不断发展，短化了初始化时间，强化了跟踪能力，精度越来越高，最终实现高度可靠性。
3. GPS技术在水利工程测量中的应用前景
随着我国经济的飞速增长，对水利工程的不断投入和重视，水利工程测量设计行业硬件设施以及软件技术的发展，我国的水利工程建设迎来了新的发展机遇和新的挑战。挑战意味着对水利工程测量设计要求更为严格。除了对硬件设施的要求更高，软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持，实现设计、施工前、测量等所有过程管理一体化的数据链，避免出现返工，数据不完整等环节的出现。这是是水利工程测量内外一体化的要求，对水利工程测量起着关键作用。目前水利工程勘测中虽已采用电子全站仪和电子水准仪等先进仪器设备，但常规测量方法受环境的限制，作业难度较大，效率相对而言较低。因此，水利工程测量在目前的技术条件下应用GPS技术应当是首选。而GPS技术作为GPS的一个主流，在水利工程中的应用，有着非常广阔的前景。当前，用GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量，为勘测阶段测绘带状地形图，路线平面、纵面测量提供依据，在水利工程施工阶段为闸门、渠道、堤坝建立施工控制网，这仅仅是GPS在水利工程测量中应用的初级阶段。今后，GPS技术将被更为广阔的推广，并且在不断的应用中，其技术将会更加完善。
4. 结束语
GPS技术在水利工程测量中的应用是水利工程测量的一个新的突破，可谓是一项革命性的技术革新，它彻底改变了传统的作业理念与方法，极大地提高了测量的效率和测量精度。特别是随着实时动态定位（GPS）技术在水利工程测量的广泛应用，今后我国的水利工程测量工作将会愈加完善。
参考文献
[1] 徐绍铨，张华海，杨志强.GPS测量原理及应用[m].武汉大学出版社，2003.
[2] 张振军，谢中华，冯传勇.GPS测量精度评定方法研究[j].测绘通报，2007，1.
[3] 潘正风，杨正尧，程效军.数字测图原理与方法[m].武汉大学出版社，2004.