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摘要：随着水利水电建设行业的不断发展，大批水库电站投入到运行管理阶段。为了确保水库能够安全有效地运行，为国民经济发展提供保障，水库大坝变形监测工程受到广泛关注。运行期水库大坝变形监测系统能够详细、准确的实现对平面位移、垂直位移的监测，通过对相关参数的计算，可以及时明确坝体变形参数及挠度发展趋势，为评估水库大坝的稳定性提供有力支撑。在本篇文章中，我们将从GPS这项技术的工作原理出发，针对其在水利工程测量中的应用展开分析与探究。
关键词：GPS技术；水利工程；测量
中图分类号：TV221 文献标识码：A
引言
GPS测量技术已经在水利工程测量中得到了越来越广泛的运用，这极大的提高的测量工作的效率与准确性，对于提高工作效率具有极高的作用价值。
1、GPS测量技术特点以及注意事项
1.1 技术原理
随着科学技术的发展，GPS广泛应用于多个领域，采用了适当而高度精确的定位技术，其原理是使用发送的三个或更多卫星，根据接收器发送的指示需要分析指定的浏览消息，然后创建相应的数学模型，在精确的会计后将接收器安装到位置并获取准确的定位信息。
1.2 GPS测量技术特点
GPS技术是一种无线式的导航系统，其工作原理是通过从GPS全球定位系统中卫星发射的信息进行工作。GPS测量技术主要有以下几点优势：定位的精度高、观测耗时较短，并且测站之间不需要进行通视，且在测量时能够提供三维坐标，方便操作。除此之外，GPS技术的续航能力十分出众，能够进行全天候野外作业。同时，其自动化水平也是其他测量技术无法比拟的，测量人员在使用上易于上手。
1.3 GPS测量技术注意事项
（1）防止恶劣冰雪气象环境干扰GPS测量恶劣冰雪天气、环境会对GPS测量形成干扰，甚至导致GPS测量设备无法接收到卫星提供的坐标信息数据。除此之外，测量工程所处的环境也会对测量形成干扰，特别是大面积的水域或者高大树木的遮挡都会对GPS测量形成干扰，影响测量精度。因此，在进行GPS测量时应该尽量选择在天气条件良好，并且在测量时应该避开大面积的水域或高大树木或者建筑物的干扰，提高精确度。（2）GPS测量设备的两级组网不能单独测量在测量时由于受到GPS测量设备的续航条件的限制，常常导致测量时测量到一半而不得不终止测量。因此，在进行测量时应该连续进行测量，不能只对其中的一组网进行单独测量，否则会导致数据无法衔接。（3）测量设备故障与功能指示标志容易混淆GPS测量设备的功能指示灯常常与故障灯混淆，导致设备出现故障时无法在第一时间确认其是否出现故障。在进行三级网测量时，GPS测量设备TRK初始化时，其指示灯为红色，而测量设备出现故障时其指示灯也是红色。
2、GPS技术在水利工程测量中的应用
2.1选点和埋石
由于GPS在观测中不需要考虑通视的条件(如果在施工阶段由全站仪的参与就需要考虑)，因此在布网的图形选择中相对较为灵活，但是也需要适当参考已有控制网测设的数据及成果资料，来对控制网的质量情况进行有效地把握，以此达到选点均匀布置于整个测区，并在此基础上参考《全球定位系统(GPS)测量规范》设置具有中心标识的标石，从而达到选点的合理化选择与排布。
2.2野外观测
1)架站:对中、整平(提前将仪器设置为相应的测量模式、采样间隔通常为1～5s，卫星高度角15～25)，天线安装的定向标志线应指向正北，并需考虑当地磁偏角的影响。2)对仪器的斜高和垂直高进行测量(须严格按照仪器规格下的技术规范予以操作)3)开机观测:对信号进行跟踪接收，从而达到对定位点进行量测和必要的信息处理。4)测量员记录测站信息:主要为测站号、仪器号、仪器高、起始时间和结束时间等
2.3布设控制网
2.3.1工程概况
某水库主要建筑物由218km长的大坝和净宽11．5m的溢洪道及洞径为φ300mm，长59m的输水洞组成，水库库容为19．78万m3。对布施的控制网采用两级布设，首级为三等GPS网，而后加密四等GPS网，两级网均布置成边连式。因此其布施的三等点为17个，四等点为28个，已有观测点4个，总计49个控制点。边连式异步环的主要连接方式如图1:
图1中的控制网中有7个同步环、1个异步环、7条重复基线，而石佛寺的水库仅三等网就有19个异步环，四等网则有8、11、7、6个分设的异步环，因此能够极大提高观测的精度，给予观测数据的处理误差校正全面的参数支持。
2.3.2静态定位观测
GPS控制测量采用相对定位方法，使用2台或3台以上接收机进行同步观测。接收机分别安置在一条或数条基线的两个端点，同步观测4颗以上卫星，每时段长至少为120min，卫星高度角为15°，采样间隔为10s，将观测基线组成一系列封闭图形，以利于外业检核，其基线的相对定位精度可达5mm+1ppm·D，(D为基线长度)，观测后还可通过平差解算，进一步提高其定位的精度。
2.3.3数据处理
(1)平差解算；观测结束后需要对数据进行记录和存储，并将观测到的数据导入平差解算的软件，实现初始平差的解算、将整周的未知数固定成整数、以测站坐标为未知参数从而解求出基线向量的整数解三个步骤的平差解算。在平差解算的过程中往往会存在观测值的改动超过了某一个阈值的现象，就需要对这类观测值进行剔除，而剔除率的高低则能够对测量质量的高低进行评价，以确保是否重新选择布网和观测，或是对结果进行必要的校验。平差解算将基线进行合格处理后，还需要检查重复基线，同步环、异步环是否合格，如若出现不合格的现象则需要通过减小高度截止角、调整采样间隔、单GPS解算、调整基线残差序列等方式进行处理，达到基线、重复基线、同步环和异步环的全面有效合格。最后再对基线处理结果进行校核，从而为网平差数据处理奠定良好的基础。
(2)网平差；基线处理工作结束之后，需要选取质量较好且相互独立的基线(选取基线可以构成闭合图形)构成基线向量网，并在处理软件中设置一定的起算条件，软件根据起算条件进行自由网平差、WGS84约束平差、当地三维约束平差、以及二维约束平差处理，并生成平差结果列表。最后对GPS网进行质量的评定与分析，一般来说主要是通过基线向量的改正数(对比
之间的大小，如果|Vi|值小则可视作无粗差，反之则为又粗差)、相邻点的中误差和相对中误差对比两个指标来进行判定。如果发现质量问题，则需要对问题基线进行删除、重新结算或是重新测量，确保测量数据的精准性和处理过程的有效性。平差精度统计对比见表1。
结束语
随着科学技术的发展，水利工程测量技术不断进步，GPS测量技术在水利工程测量中的应用越来越广泛。在水利工程测量中应用GPS测量技术有着诸多优势，其主要表现为效率高、成本低、精度高，无需通视等。目前，RTK实时动态差分法可以在数秒内获得由基准站所发出的GPS高精度定位数据，在未来水利工程测量中，GPS测量技术有着广阔的应用前景。
参考文献
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论文作者:白翔
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第06期
论文发表时间:2019/6/21
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