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摘要：本文分析了GPS工作原理及应用特点，我们指出GPS技术在水利工程测量中的应用，包括这样一些内涵：一是GPS系统在水利工程测量中的内业计算，二是GPS系统在水利工程测量中的外业工作，三是GPS系统在水利工程测量中的布网工作。
关键词：水利工程；测量；GPS运用
0 前言
随着社会发展的不断完善，水利工程测量也引入了先进的测量方法和设备。目前，GPS在水利工程中得到了广泛的应用。大部分水利工程都位于偏远地区。由于地形的限制，高等级测量控制点难以成立，具有水利工程的施工测量带来了很大的困难，并且大部分的水利工程的横向纵向跨度较窄的特点。采用传统的控制网布局方法将大大增加工作量，GPS静态位置选择灵活，不要求站间互见，全天候运行，效率高，运行成本低，大大降低了网络成本。RTK实时动态差分法可以在几秒钟内从基站获得GPS的高精度定位数据，这也表明GPS技术将大大应用于水利工程测量。
1 GPS工作原理及应用特点
1.1 GPS的工作原理
GPS卫星导航定位系统是通过三颗或更多颗卫星，根据接收机设置的要求，对于给定的位置坐标，将通过卫星发送到当时导航信息的位置，利用软件建立数学模型后，进行复杂的数学运算和数据分析，实现接收机和卫星的信息交换，进而得到这一时刻的空间位置坐标。
1.2 GPS的特点
一是高精度的定位系统。双频GPS接收机的基线解精度与红外仪差不多，但是我们都知道红外仪在距离较远时性能就降低了不少，但是双频GPS测量却不会受到距离增大的影响，一般在小于50Km的基线上，其定位精度可以达到12×10-6，当超过这一距离一后，其测量精度会有略微的降低。二是测站之间无需通视。以往测站点间实现相互通视是难以实现的现实问题，但是GPSRTK的特点正好弥补了这个问题，只要保证测站点位置的上空相对很开阔，无障碍和干扰源，那么特就可以灵活的实现选点，避免了相互通视的问题。三是观测时间短。利用GPS布设控制网，一般在30～40min就可以实现观测，时间很短；如果我们采用快速静态定位法时，所需要的观测时间就更少了。当然为了缩短观测时间，我们还可以借助使用TopconGPS的快速静态法，这种方法可在5min内观测完毕，得到三维坐标。四是提供三维坐标。在精确测定观测站平面位置的时候，GPS测量可以精确地测定二维平面坐标位置，同时还可以精确获得大地高程，准确获得观测点(a，b，h)。五是操作简便。作为现代测量工具GPS具有很高的自动化程度，操作简便，设备不繁杂。目前GPS接收机的发展趋势是微型化和智能化，最终是让观测人员只需打开电源，个别位置调平后即可自动观测获得数据，结合相关的应用软件可以及时实现位置定位、跟踪定位观测等功能，大大降低了技术人员的劳动强度。六是全天候作业。GPS观测可在任何地点、任何时间连续地进行，一般不受天气变化的影响。由此可见，GPS测量技术先进，优点明显，将在以后的应用中不断的体现出来。
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2 GPS技术在水利工程测量中的应用
2.1 GPS系统在水利工程测量中的内业计算
基线计算和GPS网平差主要用于测量工程的内部工作计算。对于基线解算首先进行传输数据，然后根据结算出来的结果进行精度检查，对于Ratio值以及闭合差应当控制在允许范围内。同时还需要采取GPS网平差，平差可采取商用软件，如美国Trimble导航公司使用的后处理软件GPSurvey和TrimbleGeomaticsOffice（TGO）等。
2.2 GPS系统在水利工程测量中的外业工作
在GPS测量行业中，最重要的选点与确定点。对于测量选点应当选取设备便于安装，而且视野开阔的地方，包括在已有建筑物和在建高层建筑操作层上的适当位置。为了有效地确保GPS信号不受到周围建筑物的干扰，在测点应当选取在视场周围没有障碍物的地方。同时为了便于测点的扩展观测等用途，测点也适宜选取在交通便捷的选点上。结合工程实践经验，选点人员应当到现场采取实地勘察，根据实地情况而选取合理点位。同时选取的测量点应当能形成网状，有利于采取点连接方式，测点选取合理后可对其采取埋设标志，但应当精确地定取测点，同时应确保埋设测量点的标石能永久稳定，尤其是对于施工场区外的点，更应当对测量点采取有效的保护措施。对于测量点的测量作业，通过获取GPS信号，然后采取测量以及跟踪处理，以获得建筑施工所需要的定位信息和观测数据。
2.3 GPS系统在水利工程测量中的布网工作
GPS系统在水利工程测量中的布网工作包括带状工程线和相位的GPS网是测量，如引水工程，大多所采取的布网方式是由点连式或者边连式而结构组成的联系发展三角锁同步图形，相对于工程枢纽地区对施工控制网以及变形监测网所采取的边连式或网连式的布网方式来说，采用点连式或边连式的布网方式能够大大加强网形的几何强度，如此以来才能够提高GPS控制网中所得到的数据的稳定性和精确性。GPS控制网设计，还应注意以下几个方面：为提高GPS控制网的整体相对精度，异步环中相邻较近的点应进行同步观测；由于随着异步环边数的增加，异步环闭合差的检验能力将逐渐下降。所以，控制网中所有最小异步环的边数一般不要大于6条；尽量保证每个测站至少与三条以上的独立基线相连。
3 结语
综上所述，GPS测量技术具有明显的优势，已被广泛应用于水利工程建设中，成效显著，通过GPS测量技术在水利工程测量中的应用，充分掌握了GPS测量技术的应用过程和方法，为以后GPS的更广泛应用奠定了基础。在利用GPS技术测量水利工程时，应特别注意测量结果的准确性和实用性，这是GPS技术测量的关键。GPS操作具有很高的精度，其操作不受环境、距离和视界条件的限制，适用于地形条件较差的地区。GPS测量可以大大降低工作强度，提高工作效率。因此，在水利工程测量中具有很大的发展前景。
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论文作者:陈俊杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第9期
论文发表时间:2018/8/27
标签：测量论文; 水利工程论文; 位置论文; 基线论文; 技术论文; 精度论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第9期论文;