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GPS测量技术在水利工程测绘中的应用

发表时间：2021/6/17 来源：《基层建设》2021年第6期作者：时顺

[导读] 【摘要】随着现代科学技术的快速发展，各种新技术为水利工程建设提供了极大的方便。

        安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司 230094
        【摘要】随着现代科学技术的快速发展，各种新技术为水利工程建设提供了极大的方便。工程测绘一直是工程建设的基础内容，它对整个工程质量的提高以及工程的管理有重要作用。在水利工程测量工作中，GPS 测量技术利用全球定位系统，来直接测量地面点的大地高，该种技术在运用的过程中，不会受到天气、气候等外在因素的影响，而且还具有较高的测量精度。与传统的水利工程测绘技术相比，大大简化了部署方式，节约了时间和人力成本，提高了水利测绘工作效率，保障了数据的精准度，提升了水利工程的整体质量。基于此，本文就针对水利工程，GPS 测量技术展开详细论述如下。
        【关键词】GPS 技术；测量；精准度；应用分析及特点
        在水利工程施工过程中，工程测绘是一个关键环节，对整个工程质量的提高具有重要作用。随着科学技术的不断进步与发展，相应的水利测绘技术也得到了不同程度的更新。GPS卫星定位系统技术由于具有简单的操作方式、全天候监测、没有任何通视要求、效率高、精度高等一系列的优势，可以将被测目标的三维坐标一次性的确定下来，因此逐渐地取代了之前的测水准、测距和测角等测量手段，其在水利工程测绘工作中得到了广泛的应用。–利用GPS-RTK技术可直接得到实时的厘米级精度的数据，大大缩短了获取数据的时间，避免了数据测量不准确而要返工再次架设测绘点等一系列繁杂的体力劳动，可以实现实时的人机交互。
        1、水利测绘中GPS技术的应用优势
        1.1作业条件要求低
        在应用GPS技术进行水利测绘工作时，只需要保证手机能够接收到信号或是满足电磁波通讯要求即可。相比于传统的水利测绘技术来说，使用GPS技术能够降低通视条件、能见度、气候条件、照明程度的影响。同时，即便测绘环境相对恶劣，例如地形复杂、树林密集等，使用GPS技术也能够高质量完成水利测绘工作。
        1.2定位精度更高
        GPS技术在实际的使用中实现对多个测点数据的分别采集，因此获取的数据信息有着更高的准确度，不会受到累积误差的影响。但是，使用传统技术展开水利测绘会产生积累误差，必须要使用平差消除法等完成测绘精度的保证。由此能够看出，使用GPS技术展开水利测量有着更好定位精度。
        1.3自动化程度更高
        GPS技术具备更好的兼容性，可以与计算机系统、多种测绘软件进行连接。此时，可以将采集的数据信息自动导入绘图软件中，促进水利测绘工作效率的提升，也进一步降低了人为误差的产生概率。
        1.4作业效率更好
        通常来说，在完成GPS技术基准站的安装后，能够一次性完成方圆4km范围内的勘测、放样以及地形测量。能够看出，与传统测绘技术相比，使用GPS技术完成水利测绘能够实现作业效率的大幅提升。依托GPS技术展开水利测绘，可以降低需要设置的测绘点数量，减少相关工作量，且不需要多次搬运测量仪器。
        2、水利测绘中GPS技术的具体应用
        2.1在水利勘测作业中的应用
        应用GPSRTK技术针对复杂的水利工程测绘环节进行测量，可以结合动态测量和静态测量的优势，实现一体化的水利勘测方式。水利测绘主要由静态测绘和动态测绘两个环节组成。

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其中静态测量主要是通过全球定位系统建立起一些列的基础操作网络，形成高精度的基本服务框架，对于动态的测量数据进行基本的处理和后续数据加工；动态测绘主要是通过GPSRTK测量技术实现对于流动站放样工作的载波传递和绘图操作。这就需要对于流动站的工作有一个精准安排，准确指定放样流动站和绘图流动站，是他们能协调工作。
        2.2在水下地形测量中的应用
        在测量定位技术中，GPSRTK技术的精度高、应用最为广泛。其中，GPS根据卫星的瞬时坐标来确定用户接收机的点位；而RTK以载波相位观测值进行实时动态相对定位，促进了水利测绘工作效率的提升[2]。在水利测绘中，水下地形测量是一项重难点工作，相应数据信息对水利工程的高质量展开起到了重要作用。在传统的水利测量中，水下地形测量主要使用了三杆分度、测深仪、全站仪等测量设备共同完成。但是，受到水流动的影响，测绘工作的展开难度较大，测量精度也难以有效控制。而引入GPSRTK代替全站仪就能够避免这些问题的发生，达到提升水下地形测量效率与效果的目标。在此过程中，主要将计算机、探测仪以及GPSRTK设备构建成一个整体系统，结合专业导航软件的辅助，能够完成水下地形地貌的全方位测量。与此同时，在完成定位的前提下，将上述测量过程中获取的数据信息传入计算机系统，就能够实现水下地形图的绘制，达到水下地形测量的目标，以此为水利工程的展开提供更好支持。
        2.3在测量加密控制点工作中应用
        GPS技术的应用在正式开工之前，测绘工作者往往会对待测绘区域进行实地试测，且在实际应用中，往往会使用RTK技术进行加密点测量。但是由于我国复杂的地理环境，待测区域往往都在偏远荒凉的地区，并不具备加密测量的高级流动控制点。只能通过普通的水经仪和测距仪等进行测量，使得工作量成倍增加且精度大大下降。更有甚者，对于一些地形特别复杂的待测区域，比如断崖等不可架设设备的待测点，只能模糊化处理，这样就使得测绘精度更低。而使用GPS-RTK测绘技术来施加加密控制点，只需在15千米的距离内架设超过3个加密点，便可获得理想的加密测量效果。使得测绘工作的难度大大降低，大幅提高了水利测绘的可操作性和测绘精度。
        2.4在断面测量中的应用
        依托GPSRTK技术、手薄记录完成水利工程中断面数据信息的采集，相关人员能够准确获取断面信息的三维坐标。通过这样的方式，能够更加直观地了解到相应断面的实际情况，实现水利测量工作量的降低，并为水利工程施工设计与具体施工提供更为准确、全面的数据信息，保证水利测量与水利工程的质量。现阶段，在使用GPSRTK技术展开断面测量时，普遍使用了两种测量方法，即动态定位与静态定位。其中，在动态定位中，主要认定接收机的天线在整个观测工作中是变化的，根据周围的点显著运动的方法测定GPS信号机的瞬时位置。此时的主要操作步骤如下：设置基站，并确保线路的正确性；展开踩点工作，并匹配坐标；依托匹配坐标建设坐标系，并展开实际测量[3]。在静态定位中，主要认定接收机的天线在整个观测工作中是固定不变的，静态定位一般用于高精度的测量定位，多台接收机在不同的测站上，进行测量同步观测。此时的主要操作步骤如下：对相应仪器进行架设与开机，等待卫星的连接；依托实际需求确定对观测时间段，在两端有已知点搭接后展开实际的测绘工作；结合测量软件完成计算。
        3、结语
        GPS综上所述，在水利测绘中，GPSRTK技术拥有极高的应用优势，它能简化测量作业环节，提高工程精度，节省工程施工时间，减少不必要的作业人员，为工程建设节省大量的人力、物力、财力，相信在未来的工程测量中，它将有更广阔的发展前景。
        【参考文献】
        [1]赵凯.水利工程测绘中GPS-RTK技术的应用分析[J].城市建设理论研究.2017年23期.
        [2]张振军，谢中华，冯传勇 . RTK 测量精度评定方法研究[J].测绘通报，2007(1):26-28.
        [3]唐文学，范传辉，曹久立 .GPS-RTK 测量技术在水利工程测绘中的应用[J].西部资源，2018（02）：138-139.