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【摘 要】GPS技术应用在水利工程中，促进了水利工程勘测的发展，具有广阔的应用前景。GPS技术具有高精度、高效性、经济性和不需通视等的优点，受到人们的广泛应用。GPS技术在水利工程勘测中的应用，增强了勘测数据的可靠性、提高了勘测效率、降低了工作强度以及节约了勘测成本。
【关键词】GPS技术 水利工程 勘测
一、引言
随着GPS技术的快速发展，GPS技术已经应用在电力、水利、建筑等领域。目前，国家把水利工程建设列为国家重点投资建设的项目。大力发展水利工程项目，需要先进的技术手段，去解决因地形复杂等原因导致的测量困难的问题。将GPS技术运用在水利工程勘测中，具有高精度、高效性、经济性和不需通视等的优点，受到人们的广泛应用。GPS技术在水利工程勘测中的应用，增强了勘测数据的可靠性、提高了勘测效率、降低了工作强度以及节约了勘测成本。
二、 GPS技术分析
（一）GPS技术工作原理
GPS是在全球范围内实时进行定位、导航的系统。其基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。利用GPS技术在水利工程测量中，关键的是选点和布网。GPS的选点原则是：首先选点要考虑方便施工放样，其次选择的控制点能精确的计算出测量结果。GPS的布网工作是影响GPS测量精度和效率的因素。不同的测量工程需要布设不同的控制网进行测量。例如，水利工程施工控制网和变形监测网需要采用边连式或网连式控制网，饮水工程通常采用点连式或边连式的三角网。
（二）静态测量
GPS静态测量主要根据已布设好的控制网，在控制网的各个控制点上分别安置一台GPS接收机，这些接收机同时接受卫星信号，完成控制网的测量。静态测量在水利工程勘测中应用广泛。例如，测量堤防、渠道等。
（三）实时动态测量
实时动态测量利用了GPS测量技术中的实时动态测量（RTK）技术。实时动态测量应用在电力、建筑、测绘、水利等领域，具有非常广阔的应用前景。近年来，实时动态测量应用在水利工程勘测领域，取得了显著的成效。实时动态测量（RTK）系统一般由以下三部分组成：GPS 接收设备、数据传输设备、软件系统。RTK利用了GPS测量技术和数据传输技术，通过软件系统的处理，实现动态测量的功能。
选定某一点设定为基准站，并安置一台GPS接收机。选定另一点为流动站，同时安置一台GPS接收机。基准站的GPS接收机观测卫星，并接收卫星信号，将观测到的卫星数据和测站信息，通过数据传输设备传送到流动站。流动站的GPS接收机接收卫星信号，同时也通过无线电接收设备接收基准站传输的卫星数据。将流动站接收机接收到的这两种数据对比计算，可以得到两观测站之间的相对位置和流动站所在位置的三维坐标。
三、GPS技术在水利工程勘测中的应用分析
（一）GPS在水利工程地面高程点勘测中的应用
在水利工程地面高程点勘测中，利用GPS的静态测量和实时动态测量对地面高程点进行测量。GPS的静态测量技术测量大地高程误差极小，仅为3-4ppm。如果测量距离控制在20km内，则测量精度可控制在10cm。GPS静态测量方式一般是：首先在地面上选定分布均匀、密度适当的GPS控制点；其次布设合适的控制网，控制网可以是多级；最后利用GPS的定位技术计算出地面高程点。
静态测量方式可以保证测量的精确度，却不能进行实时动态的测量。在水利工程地面高程点勘测中，为了能获得实时的数据，我们采用GPS动态测量技术。如果测量时间控制在4s内，则测量精度可达到1-2cm。GPS静态测量方式一般是：首先需要选择观测点，确定某一个观测点为基准站；然后布設观测控制网；最后通过各个流动站的GPS接收机获取动态的测量数据。在水利工程地面高程点勘测中，这种方法获取的地面高程点精度高。通过测量地面高程点，可以确定地形类型，为水利工程建设提供了地形信息。
（二）GPS在水利工程地质勘测中的应用
在水利工程地质勘测中，利用GPS技术可以进行对地质的高精度以及持续性的观测。在水利工程建设工作开展之前，需要了解建设区域的地质构造，确定其地壳稳定性。在进行水库开挖工作中，需要确定区域构造稳定性、地震、坍塌等环境问题。
GPS技术在水利工程地质勘测中的应用越来越广泛。GPS技术和传统的测量技术最大的不同在于GPS技术具有可操作性。GPS技术对观测点的通视性要求很低，适合地质勘测。GPS动态测量系统通过接受卫星信号，可以实时获取测量数据，而且精度很高，从而完成地质图的绘制、地质勘探线的测量和地质施工测量。在水利工程地质勘测中，利用GPS技术获取测量数据，该数据经过计算机的处理操作，可以得出测量地区的地质构造类型（如岩土类型、资源类型等）。
（三）GPS在水利工程土壤勘测中的应用
在水利工程土壤勘测中，利用GPS技术可以测量出土壤的物理属性、化学属性、土壤含水量以及土壤盐分含量等数据。特别是GPS的动态测量系统，可以实时的获取土壤各成分的数据，以及它们的变化状态。通过分析其数据，可以将土壤分类，选择出适合进行水利工程的土壤类型。在水利工程建设中，施工地点的土壤成分至关重要。选择合理的施工地点，不仅有利于节省人力，而且可以加快施工速度。
（四）GPS在水利工程截流施工中的应用
在水利工程地下水截流中，利用GPS技术可以全面的了解地下水分布情况，合理开发地下水资源，从而更好的建设水利工程。在选定水利工程施工位置时，我们一般要了解该区域的地下水分布情况，对地下水进行实时监测。一般情况下，地下地形复杂、水上作业条件差都对水利工程中的截流工作造成了很大困难。GPS在水利工程地下水截流工程中的应用，大大提高了施工的速度和精度。GPS进行测量的过程是：首先选取较好施工的控制点；然后构造控制网，尽量考虑控制网的计算精度；最后通过获取的测量数据，分析出便于截流施工的地点。GPS的实时测量系统可以实时测量地下水状况、地下地形和地下断面坡度等，为水利工程进行截流施工提供数据支持。GPS技术应用在水利工程地下水截流中，具有重大的意义。
（五）GPS在水利工程坝体变形监测中的应用
GPS在水利工程坝体变形监测中的应用主要运用了GPS的动态测量技术。在水利工程中，坝体从设计开工到完工以及投入使用，都需要进行实时的监测，以确保坝体的安全性。
GPS对坝体进行动态监测时，一般选定具有代表性的坝体区域进行监测。选定观测点，在基准点设定GPS接收机，同时在流动站设定接收机，通过一定时间的监测，获取接收机的数据。这里我们需要高精度的数据，必须要求选择均匀的控制点和布设合理的控制网。通过分析获取的数据，构造坝体监测统计模型。坝体监测统计模型建成后，通过分析坝体的变化规律，就可以实时的显示坝体的当前状况，同时可以预测坝体长期的发展趋势，为以后的分析决策提供依据。目前，我国在小浪底大坝变形监测和三峡大坝变形监测中均使用了GPS技术。经过事实验证，GPS技术在水利工程坝体变形监测中，测量精度高，模型构建准确。
四、结语
GPS技术在水利工程勘测中的应用是水利工程建设中的一项重大变革，其应用前景十分广阔。GPS技术具有自动化程度高、观测速度快、点位精度高和经济效益高的优势，将GPS技术应用在水利工程中，极大地提高了水利工程的勘测精度和勘测效率，促进了水利工程勘测的发展。
参考文献：
[1]徐智，朱立新，朱志军.GPS技术在水利工程勘测中的应用[J].内蒙古水利.2011（12）
[2]孙龙，刘善.GPS系统在水利工程测量中的应用[J].民营科技.2013（01）
[3]胡义锁.水利水电测绘中的GPS分析应用[J].中华民居（下旬刊）.2012（10）
作者简介：
刘国辉（1977-），男，汉族，宁夏吴忠市人，工作单位：吴忠市水利工程勘测设计院，主要从事水利工程勘测设计工作。
【关键词】GPS技术 水利工程 勘测
一、引言
随着GPS技术的快速发展，GPS技术已经应用在电力、水利、建筑等领域。目前，国家把水利工程建设列为国家重点投资建设的项目。大力发展水利工程项目，需要先进的技术手段，去解决因地形复杂等原因导致的测量困难的问题。将GPS技术运用在水利工程勘测中，具有高精度、高效性、经济性和不需通视等的优点，受到人们的广泛应用。GPS技术在水利工程勘测中的应用，增强了勘测数据的可靠性、提高了勘测效率、降低了工作强度以及节约了勘测成本。
二、 GPS技术分析
（一）GPS技术工作原理
GPS是在全球范围内实时进行定位、导航的系统。其基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。利用GPS技术在水利工程测量中，关键的是选点和布网。GPS的选点原则是：首先选点要考虑方便施工放样，其次选择的控制点能精确的计算出测量结果。GPS的布网工作是影响GPS测量精度和效率的因素。不同的测量工程需要布设不同的控制网进行测量。例如，水利工程施工控制网和变形监测网需要采用边连式或网连式控制网，饮水工程通常采用点连式或边连式的三角网。
（二）静态测量
GPS静态测量主要根据已布设好的控制网，在控制网的各个控制点上分别安置一台GPS接收机，这些接收机同时接受卫星信号，完成控制网的测量。静态测量在水利工程勘测中应用广泛。例如，测量堤防、渠道等。
（三）实时动态测量
实时动态测量利用了GPS测量技术中的实时动态测量（RTK）技术。实时动态测量应用在电力、建筑、测绘、水利等领域，具有非常广阔的应用前景。近年来，实时动态测量应用在水利工程勘测领域，取得了显著的成效。实时动态测量（RTK）系统一般由以下三部分组成：GPS 接收设备、数据传输设备、软件系统。RTK利用了GPS测量技术和数据传输技术，通过软件系统的处理，实现动态测量的功能。
选定某一点设定为基准站，并安置一台GPS接收机。选定另一点为流动站，同时安置一台GPS接收机。基准站的GPS接收机观测卫星，并接收卫星信号，将观测到的卫星数据和测站信息，通过数据传输设备传送到流动站。流动站的GPS接收机接收卫星信号，同时也通过无线电接收设备接收基准站传输的卫星数据。将流动站接收机接收到的这两种数据对比计算，可以得到两观测站之间的相对位置和流动站所在位置的三维坐标。
三、GPS技术在水利工程勘测中的应用分析
（一）GPS在水利工程地面高程点勘测中的应用
在水利工程地面高程点勘测中，利用GPS的静态测量和实时动态测量对地面高程点进行测量。GPS的静态测量技术测量大地高程误差极小，仅为3-4ppm。如果测量距离控制在20km内，则测量精度可控制在10cm。GPS静态测量方式一般是：首先在地面上选定分布均匀、密度适当的GPS控制点；其次布设合适的控制网，控制网可以是多级；最后利用GPS的定位技术计算出地面高程点。
静态测量方式可以保证测量的精确度，却不能进行实时动态的测量。在水利工程地面高程点勘测中，为了能获得实时的数据，我们采用GPS动态测量技术。如果测量时间控制在4s内，则测量精度可达到1-2cm。GPS静态测量方式一般是：首先需要选择观测点，确定某一个观测点为基准站；然后布設观测控制网；最后通过各个流动站的GPS接收机获取动态的测量数据。在水利工程地面高程点勘测中，这种方法获取的地面高程点精度高。通过测量地面高程点，可以确定地形类型，为水利工程建设提供了地形信息。
（二）GPS在水利工程地质勘测中的应用
在水利工程地质勘测中，利用GPS技术可以进行对地质的高精度以及持续性的观测。在水利工程建设工作开展之前，需要了解建设区域的地质构造，确定其地壳稳定性。在进行水库开挖工作中，需要确定区域构造稳定性、地震、坍塌等环境问题。
GPS技术在水利工程地质勘测中的应用越来越广泛。GPS技术和传统的测量技术最大的不同在于GPS技术具有可操作性。GPS技术对观测点的通视性要求很低，适合地质勘测。GPS动态测量系统通过接受卫星信号，可以实时获取测量数据，而且精度很高，从而完成地质图的绘制、地质勘探线的测量和地质施工测量。在水利工程地质勘测中，利用GPS技术获取测量数据，该数据经过计算机的处理操作，可以得出测量地区的地质构造类型（如岩土类型、资源类型等）。
（三）GPS在水利工程土壤勘测中的应用
在水利工程土壤勘测中，利用GPS技术可以测量出土壤的物理属性、化学属性、土壤含水量以及土壤盐分含量等数据。特别是GPS的动态测量系统，可以实时的获取土壤各成分的数据，以及它们的变化状态。通过分析其数据，可以将土壤分类，选择出适合进行水利工程的土壤类型。在水利工程建设中，施工地点的土壤成分至关重要。选择合理的施工地点，不仅有利于节省人力，而且可以加快施工速度。
（四）GPS在水利工程截流施工中的应用
在水利工程地下水截流中，利用GPS技术可以全面的了解地下水分布情况，合理开发地下水资源，从而更好的建设水利工程。在选定水利工程施工位置时，我们一般要了解该区域的地下水分布情况，对地下水进行实时监测。一般情况下，地下地形复杂、水上作业条件差都对水利工程中的截流工作造成了很大困难。GPS在水利工程地下水截流工程中的应用，大大提高了施工的速度和精度。GPS进行测量的过程是：首先选取较好施工的控制点；然后构造控制网，尽量考虑控制网的计算精度；最后通过获取的测量数据，分析出便于截流施工的地点。GPS的实时测量系统可以实时测量地下水状况、地下地形和地下断面坡度等，为水利工程进行截流施工提供数据支持。GPS技术应用在水利工程地下水截流中，具有重大的意义。
（五）GPS在水利工程坝体变形监测中的应用
GPS在水利工程坝体变形监测中的应用主要运用了GPS的动态测量技术。在水利工程中，坝体从设计开工到完工以及投入使用，都需要进行实时的监测，以确保坝体的安全性。
GPS对坝体进行动态监测时，一般选定具有代表性的坝体区域进行监测。选定观测点，在基准点设定GPS接收机，同时在流动站设定接收机，通过一定时间的监测，获取接收机的数据。这里我们需要高精度的数据，必须要求选择均匀的控制点和布设合理的控制网。通过分析获取的数据，构造坝体监测统计模型。坝体监测统计模型建成后，通过分析坝体的变化规律，就可以实时的显示坝体的当前状况，同时可以预测坝体长期的发展趋势，为以后的分析决策提供依据。目前，我国在小浪底大坝变形监测和三峡大坝变形监测中均使用了GPS技术。经过事实验证，GPS技术在水利工程坝体变形监测中，测量精度高，模型构建准确。
四、结语
GPS技术在水利工程勘测中的应用是水利工程建设中的一项重大变革，其应用前景十分广阔。GPS技术具有自动化程度高、观测速度快、点位精度高和经济效益高的优势，将GPS技术应用在水利工程中，极大地提高了水利工程的勘测精度和勘测效率，促进了水利工程勘测的发展。
参考文献：
[1]徐智，朱立新，朱志军.GPS技术在水利工程勘测中的应用[J].内蒙古水利.2011（12）
[2]孙龙，刘善.GPS系统在水利工程测量中的应用[J].民营科技.2013（01）
[3]胡义锁.水利水电测绘中的GPS分析应用[J].中华民居（下旬刊）.2012（10）
作者简介：
刘国辉（1977-），男，汉族，宁夏吴忠市人，工作单位：吴忠市水利工程勘测设计院，主要从事水利工程勘测设计工作。