刘沛奎
中国水利水电第十二工程局有限公司 浙江杭州 310004
摘要：伴随我国社会经济的快速发展，GNSS技术为水利工程工作提供了很多便利。在水利工程建设中，GNSS技术应用较为广泛，不仅有效提升水工工程测量结果的精准性，还提高了测量工作的效率。
关键词：GNSS技术，水利工程，测量，应用
引言：GNSS技术是一种成熟的工程测绘方法，具有精度高、效率高、速度高等特点，测量的自动化程度很高。现阶段，GNSS技术已经被广泛应用于通讯、导航、测绘、天文以及其他多个领域中，将GNSS技术引入现代水利工程测绘工作中，可有效确保水利工程测绘数据的真实性、可靠性、完整性，为水利工程质量以及工程技术的安全提供重要保障。本文主要探讨分析GNSS技术在现代水利工程测绘中的应用。水利工程是一项复杂且庞大的系统工程，具有较高的专业性。
1 GNSS技术的基本介绍
1.1GNSS概念
GNSS泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统以及相关的增强系统。
GNSS技术主要是指通过接收设备、地面卫星等现代先进的科技手段，在全球内进行实时定位以及导航。利用GNSS技术可以快速、高效、准确地获取精确的点线面三维坐标及其相关的信息数据。
1.2GNSS系统的基本构成
GNSS系统主要由地面控制、用户设备以及空间部分三个部分组成。
1.2.1 地面控制。主要组成部分包括地面控制站、全球监测站以及主控站。这个部分的任务是负责全程监视卫星，获取关于卫星的相关数据，同时在卫星存储系统中注入卫星星历。
1.2.2用户设备。这一部分主要指GNSS接收机，卫星信号采用空间距离交会的方式进行接收，在处理完数据后可以获取点位坐标以及基线向量。一旦接收机获取跟踪的相应卫星信号后，就可以准确测量接收天线和卫星之间的伪距离、距离的变化率，将卫星轨道参数等相关数据解调出来。接收机中的微处理计算机也就可以根据定位解算的方法对这些数据定位计算，了解用户所在地理位置的相关信息，如时间、高度、经度、维度、速度等。现代接收机的体积日益减少，而且接收机的重量越来越轻，更适合在野外观测。
1.2.3空间部分。如中国的北斗组网卫星及其所在的轨道等。
1.3 GNSS的工作原理
GNSS的定位原理有多种，包括载波相位时差分原理、绝对定位原理、相对定位原理等，水利工程测绘工作中采用的GNSS技术原理主要是载波相位时差分原理。图1 为GNSS测量工作原理。
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1.4 GNSS技术的应用特点
GNSS技术具有全天候、测量精度较高、观测时间较短等特点，同时天气并不会影响到观测，每个观测站之间不用通视，而且操作较为简便，不用边角观测。目前，GNSS差分定位测量精度已经在毫米级别。在成图和解算数据的时候，GNSS技术的自动化程度已经相当高，相关软件可以自动成图、自动计算。
2 现代水利工程测绘中采用GNSS技术的现状
随着GNSS技术的不断进步以及组网卫星的增多，特别是我国北斗卫星群，测量精度提高了很多。GNSS技术在现代水利工程测绘中得到广泛应用，大大提高了测绘工作效率及测绘数据的准确性，但是在实际应用中仍然会出现一些误差。比如，操作人员疏忽导致人为测量失误。在观测的过程中由于选择的角度不合适，进而导致测量误差。
GNSS技术的优势
运用GNSS技术在水利工程测量中，通过合理的设置测量基站位置及数量从而提高测量的速度及精度。
GNSS在测量时是通过对测点的三维立体坐标进行的实时测量，测量所获得的数据通常能够精确至厘米级别。所测量的数据能够真实有效反应被测点的实际情况。
3GNSS在水利工程测量中的应用
3.1GNSS测量
水利工程测量类型基本分为静态测量和动态测量（RTK）。
3.2GNSS静态测量
GNSS静态测量用于工程首级控制网的建立、加密及定期复测工作。
根据工程规模和规范要求，GNSS静态测量前，需进行布网工作，一般在施工控制网中，选用网连式或者是边连式布置，通过控制网的形态提高精度且可以有效提高测量的工作效率。
本人在2018年参加的宁海抽水蓄能电站Q3标段，由于上、下水库施工需要，需对整个施工区域进行静态复测控制，在上下库区域布置控制点，按III等（GPS C级）精度平面控制测设。
控制网布设设计
根据工程特点，在布设控制网时充分考虑到网型的重要性，在各施工区域位置选取4座控制点及3座已知点，组成近似等边四边形。
外业选点
点位选在质地坚硬、稳固可靠的地方，有利于加密和扩展，每个控制点有一个通视方向；视野开阔，高度角在15°以上，无障碍物；点位附近没有强烈干扰接收卫星信号的干扰源和强烈反射卫星信号的物体。
外业埋设及观测
埋设均为高标墩，等完全凝固、沉降后进行外业观测。
观测前，对接收机进行预热和静置，同时检查电池的容量、接收机的内存和可储存空间是否充足。天线安置的中误差小于2mm；天线高量取精确至1mm；观测中，不在接收机近旁使用无线电通讯工具，同时， 做好测站记录，包括控制点点名、接收机序列号、仪器高、开关机时间等相关的测站信息。
数据下载及平差处理
外业数据当天及时下载，并做到200%检查，利用机载处理软件按规范进行平差处理，并提交成果。
3.3动态测量
GNSS可运用在水利工程测量中的实时动态监测。动态监测一般通过选取固定的地点作为测量点，在测量的过程中需要用到GNSS的无线电波、接收仪器等，所观测到的数据向流动站及时传送，使用无线电接收设备可以收到传送的数据，通过对传送的数据或观测的数据进行对比分析相应的误差，实现对坐标位置的准确定位。
4GNSS在水利工程测量中的应用前景
4.1隧洞贯穿
引水式电站一般建立在水流量、落差较小的位置，在建设过程中需要使用施工控制网，从而保障施工的顺利进行。使用GNSS技术可以降低大量的测量工作，更加快速的获取测量数据，同时测量的结果精确度较高，对缩短工期、提供工作效率有着积极意义。
4.2灾害预警
水利工程建设施工周期相对较长，相比其他工程，其建设的工程量也较大。一般认知，工程建设工程量越大、周期越长，越容易出现安全灾害等问题。通过使用GNSS技术，对工程施工现场进行全方位、实时监测，根据现场的相关数据全量化分析，能够在灾害发生前提供预警信息，强化工程施工预警能力。
4.3堤坝监测
堤坝监测工作作为一项重要工作，借助GNSS技术对堤坝测量，省去传统测量工作耗费的大量时间，有效降低测量的各种成本，运用动态定位方法实现便利、快速、精准的堤坝监测测量工作。
5总结
综上，科学技术的进步使得各项技术运用更为方便快捷，运用新技术能够有效的提升工作的效率。GNSS技术在水利工程测量中的应用能够提升测量的精度，减少因测量工作而投入大量的人力、物力。本文通过分析GNSS技术的应用优势，探讨了GNSS在水利工程测量中的应用。同时，对于相关应用前景作了预测分析。有关研究分析成果能够为水利工程测量工作提供参考依据，促进我国水利工程事业发展。
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