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摘要：随着经济与科学技术的不断发展，GPS技术以自身具有高效性、操作简单、测量精度高等独特的特点在现代化的工程中得到了广泛的应用。本文分析了GPS 测量技术的特点，并对水利测量工程中GPS技术的实践进行了探讨。
关键词：GPS技术；水利工程；实践；探讨
引言
随着我国水利工程建设规模的不断扩大，工程测量问题变得越来越重要，合理有效的工程测量工作可以有效的保证水利工程的质量，保证施工人员的生命财产安全。通过GPS技术的应用，可以有效地提高测量的精度和效率，并且本身也可以保证良好的先进性和经济性，这对于提高水利工程项目的整体施工建设水平来说具有至关重要的意义。
1. GPS 全球定位系统
在水利工程建设过程中，GPS 技术不仅能准确提供测量信息，且测量速度快，还可对运行中的水利建筑物及构筑物进行监测。GPS 全球定位系统借助导航卫星进行测距、定位、测时，具有良好的抗干扰性、全天候性、实时性、全球性、连续性，可根据用户需要提供精密准确的三维坐标、时间和速度。GPS测量中包括二类坐标系统，第一类是和地球体相固联的，即地固坐标系统，第二类是空间固定的，在实际工作中通常要进行相关坐标类别及相关参数的转换，来求得三维坐标。
2. GPS 测量技术的特点
2.1定位精度较高
通常红外仪标称精度达5mm + 5ppm，而双频GPS 接收机的基线解精度达5mm + 1ppm，可见二者测量精度相同，GPS 的测量精度明显高于普通常规测量。实践表明，测量50km 以内距离时，其基线上相对定位精度达10 - 6，而1000km 以上时基线上其相对定位精度10 - 8，在300 - 1500m 进行GPS 精密定位，观测解算1h 后，平面位置误差± 1mm，基线边长越长，定位精度越高。
2.2测量用时较短
采用GPS 进行水利工程测量，小于20km 相对静态定位需15 - 20min，进行快速静态相对定位时，运用动态相对定位时，先观测1 - 2min，之后可随时定位，且每站观测仅需几秒钟；基站和流动站距离小于15km 时，在流动站仅需1 - 2min 观测。可见，GPS在水利工程中应用，其测量速度快且监控无间隔，测量人员可及时对险情进行掌握，以便及时采取有效的应对措施。
2.3测站间无需通视
在水利工程测量中，有些大型河流，测量站点通常很多，采用传统测量技术就会遇到通视的问题，因测量站点距离较远，不利于测量人员交流和沟通，采用GPD 系统后，通过建立站点间信号发射装置，站点间可有效地进行数据交换，使得测站间实现相互通视，测量人员也可更加灵活方便的选择测量站点。为防止GPS 卫星接收信号收到干扰，要尽量使测站处于上空开阔的位置。
2.4操作简单
GPS 测量的自动化程度很高，卫星捕获、跟踪观测等都是GPS 测量仪自动进行的，GPS 测量受外界环境影响因素小，进行大地测量，目前GPS 水准測量精度满足四等水准要求，可测量平面和高程，且看精准对测站点的三维坐标进行精确标识。当前GPS 接收机趋于小型化，操作也趋于简单便捷化，测量人员仅需把天线整平、对中，测量天线高，开机即能进行自动观测，采用数据处理软件，即可得到观测站的三维坐标。
3. GPS 在水利测量工程施工中的重点
3.1外业测量
水利工程中外业测量是比较困难，但GPS 技术应用在水利工程中，可进行控制网测量和部分碎部测量。所谓RTK，是指GPS 静态定位、快速静态定位和实时动态定位技术。在测量时，首先要准确选点，确定导航基站的架设位置，进行无线安置和开机观测，进行无线安置时，先进行正常点安置，在平台上将天线固定，使标志中心与天线在同一方向，同时还要确保天线基座内的气泡平整，注意及时对进行基座加固，并对设备做好防潮防雨。
3.2布网及放样
采用GPS 进行测量点的全过程监控测量，通常GPS 布网包括边连式和点连式2 种。边连式布网中，设立导航基站时，在三角形核心位置设置测控点。点连式布网中，建立测量控制系统时，在河道附近设立基站。在水利工程测量中放样方式有2 种，包括RTK 点放样与线路放样。运用RTK 点放样时，把静态网中的坐标和放样点坐标的相关转换参数同时传入GPS 流动站内，开进行实地放样时，要依据所放点标识进行，精度5cm 内；进行线路放样时，需制定线路中心线文件，编制依据线路中心线的弯道元素，并将坐标转换相关参数和该测量文件传入GPS流动站中，在现场根据桩号及放样点和中心线的关系开展现场放样。
3.3航空摄影测量外业像控点采集
水利工程测绘中，像控点通常呈分散布设，且各点间距较长，使用传统测量手段，测量进度缓慢，而且精度也不高，耗费很大的人力财力。但使用GPS测量技术，可以在很短时间内准确采集外业像控点。
3.4高程测量
进行区域性大地水准面高程测量时，通常结合水准测量资料和GPS 测量资料，且在进行GPS 观测点测量前，需要具有水准测量资料，测量时要保证测量点密度合理，且分布均匀。水利工程高程测量中，采用GPS 系统可准确进行高程测量，即便在恶劣环境地区，也可及时准确测得水准测量信息，借助大地水准数学模型，内插法可得出高程异常或异常差，从而确定待测点的正常高程。
4.实例应用
4.1工程概况
某引水工程辽中支线输水路线长度8. 9km；大石桥支线输水路线长度12. 9km；鞍山支线输水路线长度27. 9km，海城支线输水路线长度4. 4km；大洼支线输水路线长度55. 6km。根据下达的《专业提资要求表》中的要求，为满足输水管线施工放样的需要，须进行JLN 供水二期工程施工控制网测量，同时完成某引水工程鞍山支线改线测量任务。 4.2软硬件资源
Leica DNA03 水准仪2 台及配套的条码水准铟瓦尺2 副，标称精度：0. 3mm/km；Leica GS15 双频GPS 卫星接收机4 台，标称精度：平面±（3 + 0. 5ppm× D）mm、高程±（6 + 0. 5ppm × D）mm；南方S86T双频GPS 卫星接收机9 台，标称精度：平面±（2. 5 +1ppm × D）mm、高程±（5 + 1ppm × D）mm；Leica GPS后处理软件LEICA Geo Office Combined；GPS 工程测量网通用平差软件包CosaGPS V6. 0；现代测量控制网测量数据处理通用软件包COSA CODAPS Version 6. 0。
4.3平面控制网测设
根据工程建筑总体布局和地形情况，从便于管线施工放样的角度出发，并根据业主的要求：沿管线沿线间隔约3km，选择一对测量控制点，这对点的间隔距离处在300 - 800m 范围内，布设为D 级GPS 全面网，运用边连式的布网方式，每个网点最少设置三条基线相互连接。进行平面控制测量：为满足鞍山海城支线、大洼盘山支线后续施工的需要，建立首级控制网，按C 级GPS 网精度施测。辽中、大石桥、鞍山海城、大洼盘山支线施工控制网按精度D 级进行测量，保证约束点间的边长相对中误差≤1 /15 万，全网最弱相邻点边长相对中误差≤1 /8 万。
进行选点及埋石，GPS 网点图形结构比较灵活，但若选点不当，可能会造成卫星信号被遮挡或受到干扰，多路径效应发生“共振”，相位观测中“周跳”频繁发生等现象。对于本平面控制网，除联测国家三角点外，还要做好埋石，供水线路沿线多年最大冻土深度在1. 3m 左右，故选用标石规格为15cm ×15cm × 150cm，使埋石深度处于冻土层下0. 1m，且地面高出0. 1m，这样方便现场查找埋石点，标石底部浇筑水泥。
4.4 GPS 网观测及数据处理
首级控制网及施工控制网施测时，采用LeicaGS15 双频GPS 卫星接收机与南方灵锐S86T 双频GPS 卫星接收机同时进行平行观测，进行外业观测时，采用GPS 静态相对定位的方式。在全面检查外业获取的数据，数据全部正常后再进行基线解算。基线解算采用Leica GPS 处理软件LEICA Geo Office Combined V7. 0 进行，GPS 网的基线结果必须采用双差固定解，在进行基线初步检验过程中，剔除了精度不好的基线，将剩余基线形成* . asc 文件调入CosaGPS V6. 0 进行数据检核及平差计算，基线校核数据检核在CosaGPS V6. 0 中进行，进行重复基线及异步环闭合差的检核，进行GPS 网精度评定，平差计算软件采用GPS 网平差处理软件CosaGPS V6. 0。
4.5高程控制测量
高程系统采用1985 国家高程基准。各支线高程控制按三等精度施测，辽中、大石桥、海城、大洼支线均布设附合水准路线，鞍山海城支线、大洼盘山支线布设水准网，联测所有施工控制点。运用单程双转点法进行三等水准测量，进行外业测量时，使用Leica DNA03 水准仪。测量前，根据相关规范的要求对仪器进行i 角检验，检验结果均满足《国家三、四等水准测量规范》中对仪器i 角限差的要求。布设三等水准附合路线及水准网，利用COSA CODAPS Version 6. 0 进行高程控制水准测量精度评定计算，对得到的成果与Excel2007 中设计的平差计算表格进行平差计算结果比较。
4.6测量结果验收
控制点点位选择合理，标石埋设稳定；测量所使用的仪器通过了质检部门的检定；采用的控制网起算数据正确；工程坐标采用SurveyTools401 软件和CosaGPS V6. 0 软件分别计算进行比对，计算结果正确。采用Excel 2007 软件对水准网进行平差计算，取得的结果与本工程采用现代测量控制网测量数据处理通用软件包COSA CODAPS Version 6. 0 进行水准网平差计算結果进行比对，计算结果正确。通过对施工控制网2000 国家大地坐标系与1954 年北京坐标系的转换参数计算，转换残差满足规范要求。内业对测量成果进行了100% 检查。采用简单随机抽样法，通过对文件名及数据格式、数学精度、附件等检查，未发现不合格项，成果质量符合相关规定。
5.结语
综上所述，GPS技术应用于水利测量工程，能够极大的提高测量数据的准确性和效率，对于我国水利工程的建设发展具有重要意义。在进行GPS技术应用的过程中，测绘人员要对于GPS技术进行深入的研究和学习，以为这一技术的价值进行更好地发挥，并有效地提高测量的精度和效率，来降低测量成本，为后续施工活动的开展提供可靠的测绘支持。
参考文献：
[1]关于GPS技术在水利工程测量中的应用分析[J].倪南钊.科技风.2017（07）
[2]提高水利工程测量水平的措施[J].于强，王松伦.河南科技.2017（15）
关键词：GPS技术；水利工程；实践；探讨
引言
随着我国水利工程建设规模的不断扩大，工程测量问题变得越来越重要，合理有效的工程测量工作可以有效的保证水利工程的质量，保证施工人员的生命财产安全。通过GPS技术的应用，可以有效地提高测量的精度和效率，并且本身也可以保证良好的先进性和经济性，这对于提高水利工程项目的整体施工建设水平来说具有至关重要的意义。
1. GPS 全球定位系统
在水利工程建设过程中，GPS 技术不仅能准确提供测量信息，且测量速度快，还可对运行中的水利建筑物及构筑物进行监测。GPS 全球定位系统借助导航卫星进行测距、定位、测时，具有良好的抗干扰性、全天候性、实时性、全球性、连续性，可根据用户需要提供精密准确的三维坐标、时间和速度。GPS测量中包括二类坐标系统，第一类是和地球体相固联的，即地固坐标系统，第二类是空间固定的，在实际工作中通常要进行相关坐标类别及相关参数的转换，来求得三维坐标。
2. GPS 测量技术的特点
2.1定位精度较高
通常红外仪标称精度达5mm + 5ppm，而双频GPS 接收机的基线解精度达5mm + 1ppm，可见二者测量精度相同，GPS 的测量精度明显高于普通常规测量。实践表明，测量50km 以内距离时，其基线上相对定位精度达10 - 6，而1000km 以上时基线上其相对定位精度10 - 8，在300 - 1500m 进行GPS 精密定位，观测解算1h 后，平面位置误差± 1mm，基线边长越长，定位精度越高。
2.2测量用时较短
采用GPS 进行水利工程测量，小于20km 相对静态定位需15 - 20min，进行快速静态相对定位时，运用动态相对定位时，先观测1 - 2min，之后可随时定位，且每站观测仅需几秒钟；基站和流动站距离小于15km 时，在流动站仅需1 - 2min 观测。可见，GPS在水利工程中应用，其测量速度快且监控无间隔，测量人员可及时对险情进行掌握，以便及时采取有效的应对措施。
2.3测站间无需通视
在水利工程测量中，有些大型河流，测量站点通常很多，采用传统测量技术就会遇到通视的问题，因测量站点距离较远，不利于测量人员交流和沟通，采用GPD 系统后，通过建立站点间信号发射装置，站点间可有效地进行数据交换，使得测站间实现相互通视，测量人员也可更加灵活方便的选择测量站点。为防止GPS 卫星接收信号收到干扰，要尽量使测站处于上空开阔的位置。
2.4操作简单
GPS 测量的自动化程度很高，卫星捕获、跟踪观测等都是GPS 测量仪自动进行的，GPS 测量受外界环境影响因素小，进行大地测量，目前GPS 水准測量精度满足四等水准要求，可测量平面和高程，且看精准对测站点的三维坐标进行精确标识。当前GPS 接收机趋于小型化，操作也趋于简单便捷化，测量人员仅需把天线整平、对中，测量天线高，开机即能进行自动观测，采用数据处理软件，即可得到观测站的三维坐标。
3. GPS 在水利测量工程施工中的重点
3.1外业测量
水利工程中外业测量是比较困难，但GPS 技术应用在水利工程中，可进行控制网测量和部分碎部测量。所谓RTK，是指GPS 静态定位、快速静态定位和实时动态定位技术。在测量时，首先要准确选点，确定导航基站的架设位置，进行无线安置和开机观测，进行无线安置时，先进行正常点安置，在平台上将天线固定，使标志中心与天线在同一方向，同时还要确保天线基座内的气泡平整，注意及时对进行基座加固，并对设备做好防潮防雨。
3.2布网及放样
采用GPS 进行测量点的全过程监控测量，通常GPS 布网包括边连式和点连式2 种。边连式布网中，设立导航基站时，在三角形核心位置设置测控点。点连式布网中，建立测量控制系统时，在河道附近设立基站。在水利工程测量中放样方式有2 种，包括RTK 点放样与线路放样。运用RTK 点放样时，把静态网中的坐标和放样点坐标的相关转换参数同时传入GPS 流动站内，开进行实地放样时，要依据所放点标识进行，精度5cm 内；进行线路放样时，需制定线路中心线文件，编制依据线路中心线的弯道元素，并将坐标转换相关参数和该测量文件传入GPS流动站中，在现场根据桩号及放样点和中心线的关系开展现场放样。
3.3航空摄影测量外业像控点采集
水利工程测绘中，像控点通常呈分散布设，且各点间距较长，使用传统测量手段，测量进度缓慢，而且精度也不高，耗费很大的人力财力。但使用GPS测量技术，可以在很短时间内准确采集外业像控点。
3.4高程测量
进行区域性大地水准面高程测量时，通常结合水准测量资料和GPS 测量资料，且在进行GPS 观测点测量前，需要具有水准测量资料，测量时要保证测量点密度合理，且分布均匀。水利工程高程测量中，采用GPS 系统可准确进行高程测量，即便在恶劣环境地区，也可及时准确测得水准测量信息，借助大地水准数学模型，内插法可得出高程异常或异常差，从而确定待测点的正常高程。
4.实例应用
4.1工程概况
某引水工程辽中支线输水路线长度8. 9km；大石桥支线输水路线长度12. 9km；鞍山支线输水路线长度27. 9km，海城支线输水路线长度4. 4km；大洼支线输水路线长度55. 6km。根据下达的《专业提资要求表》中的要求，为满足输水管线施工放样的需要，须进行JLN 供水二期工程施工控制网测量，同时完成某引水工程鞍山支线改线测量任务。 4.2软硬件资源
Leica DNA03 水准仪2 台及配套的条码水准铟瓦尺2 副，标称精度：0. 3mm/km；Leica GS15 双频GPS 卫星接收机4 台，标称精度：平面±（3 + 0. 5ppm× D）mm、高程±（6 + 0. 5ppm × D）mm；南方S86T双频GPS 卫星接收机9 台，标称精度：平面±（2. 5 +1ppm × D）mm、高程±（5 + 1ppm × D）mm；Leica GPS后处理软件LEICA Geo Office Combined；GPS 工程测量网通用平差软件包CosaGPS V6. 0；现代测量控制网测量数据处理通用软件包COSA CODAPS Version 6. 0。
4.3平面控制网测设
根据工程建筑总体布局和地形情况，从便于管线施工放样的角度出发，并根据业主的要求：沿管线沿线间隔约3km，选择一对测量控制点，这对点的间隔距离处在300 - 800m 范围内，布设为D 级GPS 全面网，运用边连式的布网方式，每个网点最少设置三条基线相互连接。进行平面控制测量：为满足鞍山海城支线、大洼盘山支线后续施工的需要，建立首级控制网，按C 级GPS 网精度施测。辽中、大石桥、鞍山海城、大洼盘山支线施工控制网按精度D 级进行测量，保证约束点间的边长相对中误差≤1 /15 万，全网最弱相邻点边长相对中误差≤1 /8 万。
进行选点及埋石，GPS 网点图形结构比较灵活，但若选点不当，可能会造成卫星信号被遮挡或受到干扰，多路径效应发生“共振”，相位观测中“周跳”频繁发生等现象。对于本平面控制网，除联测国家三角点外，还要做好埋石，供水线路沿线多年最大冻土深度在1. 3m 左右，故选用标石规格为15cm ×15cm × 150cm，使埋石深度处于冻土层下0. 1m，且地面高出0. 1m，这样方便现场查找埋石点，标石底部浇筑水泥。
4.4 GPS 网观测及数据处理
首级控制网及施工控制网施测时，采用LeicaGS15 双频GPS 卫星接收机与南方灵锐S86T 双频GPS 卫星接收机同时进行平行观测，进行外业观测时，采用GPS 静态相对定位的方式。在全面检查外业获取的数据，数据全部正常后再进行基线解算。基线解算采用Leica GPS 处理软件LEICA Geo Office Combined V7. 0 进行，GPS 网的基线结果必须采用双差固定解，在进行基线初步检验过程中，剔除了精度不好的基线，将剩余基线形成* . asc 文件调入CosaGPS V6. 0 进行数据检核及平差计算，基线校核数据检核在CosaGPS V6. 0 中进行，进行重复基线及异步环闭合差的检核，进行GPS 网精度评定，平差计算软件采用GPS 网平差处理软件CosaGPS V6. 0。
4.5高程控制测量
高程系统采用1985 国家高程基准。各支线高程控制按三等精度施测，辽中、大石桥、海城、大洼支线均布设附合水准路线，鞍山海城支线、大洼盘山支线布设水准网，联测所有施工控制点。运用单程双转点法进行三等水准测量，进行外业测量时，使用Leica DNA03 水准仪。测量前，根据相关规范的要求对仪器进行i 角检验，检验结果均满足《国家三、四等水准测量规范》中对仪器i 角限差的要求。布设三等水准附合路线及水准网，利用COSA CODAPS Version 6. 0 进行高程控制水准测量精度评定计算，对得到的成果与Excel2007 中设计的平差计算表格进行平差计算结果比较。
4.6测量结果验收
控制点点位选择合理，标石埋设稳定；测量所使用的仪器通过了质检部门的检定；采用的控制网起算数据正确；工程坐标采用SurveyTools401 软件和CosaGPS V6. 0 软件分别计算进行比对，计算结果正确。采用Excel 2007 软件对水准网进行平差计算，取得的结果与本工程采用现代测量控制网测量数据处理通用软件包COSA CODAPS Version 6. 0 进行水准网平差计算結果进行比对，计算结果正确。通过对施工控制网2000 国家大地坐标系与1954 年北京坐标系的转换参数计算，转换残差满足规范要求。内业对测量成果进行了100% 检查。采用简单随机抽样法，通过对文件名及数据格式、数学精度、附件等检查，未发现不合格项，成果质量符合相关规定。
5.结语
综上所述，GPS技术应用于水利测量工程，能够极大的提高测量数据的准确性和效率，对于我国水利工程的建设发展具有重要意义。在进行GPS技术应用的过程中，测绘人员要对于GPS技术进行深入的研究和学习，以为这一技术的价值进行更好地发挥，并有效地提高测量的精度和效率，来降低测量成本，为后续施工活动的开展提供可靠的测绘支持。
参考文献：
[1]关于GPS技术在水利工程测量中的应用分析[J].倪南钊.科技风.2017（07）
[2]提高水利工程测量水平的措施[J].于强，王松伦.河南科技.2017（15）