浅谈水利工程中GPS测量技术
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摘要：随着科学技术的发展进步，GPS技术逐步在水利工程工作中得到广泛应用。本文主要介绍了GPS系统的组成以及测量特点，阐述了水利工程中的GPS测量技术。
关键词：GPS；水利工程；测量
GPS系统主要包括三大部分：地面控制部分、空间部分、用户设备部分。其各部分既是具有独立的功能和作用，又是一个配合在一起的有机整体系统。各系统的工作原理和作用，这里不再累述，在工作中的实际运用，主要是用户设备部分。GPS因其所具有的特点：高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等，使得在测绘领域得到极大的发展和应用，促进了水利工程测量的发展。
随着测绘事业的发展，空间大地测量技术已越来越受到我国测量界的重视，并且我国最近几年也正在加快投入研发北斗卫星导航定位系统。其也可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，定位精度可达数十纳秒的同步精度，其精度与GPS相当。由此可见随着科学技术的发展，先进的卫星定位系统将会极大地应用于我国的各个测量领域，笔者就近几年运用GPS在进行水利工程测绘，谈谈GPS在水利工程测量中的应用。
1、GPS定位系统的组成
GPS定位系统由GPS卫星组成的空间部分、若干个地面监控站组成的地面监系统和以接收机为主体的用户定位设备三部分组成。三者有各自独立的功能和用途，但又是有机地配合而缺一不可的整体系统。
1.1 空间卫星群
GP的空间卫星群由24颗高约20万km的GPS卫星群组成，并均匀分布在6个轨道面上，各平面之间交角为60o，轨道和地球赤道的倾角为55 o，卫星的轨道运行周期为llh58min，这样可以保证在任何时间和任何地点地平线以上可以接收4到ll颗GPS卫星发送出的信号。
1.2 GPS的地面控制系统
GPS的地面控制系统包括1个主控站、3个注入站和5个监测站，主控站的作用是根据各监控站对GP的观测数据计算卫星的星历和卫星钟的改正参数等并将这些数据通过注入站注入卫星中去，同时还对卫星进行控制，向卫星发布指令，调度备用卫星等。监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星工作状态。注入站的作用是将主控站计算的数据注入卫星中去。GP地面控制系统主要设立在大西洋，印度洋，太平洋和美国本土。
1.3 GPS用户部分
GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机、气象仪器等组成，其作用足接收GPS卫星发出的信号，利用信号进行导航定位等。在测量领域，随着现代科学技术的发展，体积小、重量轻，便于携带的GPS定位装置和高精度的技术指标为工程测量带来了极大的方便。
2、GPS系统测量的特点
相对于常规测量来说，GPS测量主要有以下特点：第一，测量精度高。GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达l×10-6，在大干1000km的基线上可达l x 10-8。第二，测站间无需通视。GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。第三，观测时间短。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位仅需几秒钟。第四，仪器操作简便。目前GPS接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。第五，全天候作业。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。第六，提供三维坐标。GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。
3、GPS在水利工程测量中的应用
3.1 GPS测量的外业实施
根据测量任务书的要求，测区内不设GPSE级网，并利用静态点进行图根控制工作，本项目使用中海达4台组合同时观测，解算使用随机软件中海达测量数据处理包。GPS的外业实施包括GPS点的选埋、观测、数据传输及数据预处理等工作。
3.1.1 选点
根据工程要求，共埋设13个埋石点，编号从WASDZ一l到WASDZ一13号。具体选点应遵守以下原则：第一，点位应设在易于安装接收设备、观野开阔的较高点上。第二，点位目标要显著，视场胤围1 5O以上不应有障碍物，以减少GPS信号被遮挡或被障碍物吸收。第三，点位应远离大功率无线电发射源，其距离不小于200m；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50m，以避免电磁场对GPS信号的干扰。
3.1.2 标志埋设
埋石点严格按四等水准标进行埋设，在埋设的四等水准标上进行GPS静态观测。
3.1.3 观测
在控制点标石埋设完毕后，应使其稳定一段时间，经过一个雨季，使之稳固后再进行观测。为了提高GPS观测的精度与可靠性，GPS点间应构成一定数量的由GPS独立基线构成的非同步闭合环，使GPS网有足够的多余观测。考虑到万安水电站工程控制网的精度要求与用途，计划平均每点设站率N≥2，尽量增加多余观测基线，使得每条基线得到充分检核，提高整网的可靠性。
(1)观测准备：对所用观测仪器进行检验；利用GPS有关软件，查阅测区卫星可见性预报表，合理选择最佳观测时段，根据观测要求，卫星可见性预报表、各点的周围环境及交通状况制定详细的工作计划、工作日程、人员调度表、观测要求一览表等。
(2)GPS观测：GPS作业方式采用静态相对定位模式。GPS观测须满足以下有关条件。
观测要求：GPS测量作业基本技术要求见表l；观测组严格按照调度表规定的时间作业，保证同步观测同一卫星组；对设有观测墩的控制点进行强制对中，对联测的国家点用经检验的光学对中器对中。为消除天线相位中心偏差对测导结果的影响，安置天线须严格整平，使天线标志线指北，定向误差不大于5O，天线高测前、测后备量测一次。量测时，须使用厂家配套的天线高量测尺，将钢尺尽可能垂直拉紧，准确量取，估读到0.1mm，并且其互差不得大于3mm。
3.2 GPS数据处理
数据解算采用中海达随机测量数据处理软件包进行解算。把外业采集数据文件传入电脑，在随机软件中输入测站信息。然后进行基线解算。解算平差样武设置采用95％置信界限。
参考文献
马大喜，温旭．浅谈GPS在水利工程测量中的应用【J】.科技情报开发与经济，2008(18)．
【2】 叶毕升．浅谈GPS测量在水利水电工程中的应用【J】．科技创新导报，2008(15)．
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