中国水利水电第十工程局有限公司 勘测设计院 四川成都 610072
摘要：随着我国社会经济的快速发展，水利水电工程的数量也在不断的增加，而GPS技术作为一种重要的测量技术，在其中得到了较为广泛的运用，并满足了工程施工中规定的质量要求。在之前的测量技术方面，往往都存在许多缺陷，从而无法很好的满足水利水电工程的发展需求，GPS测量技术的运用能够很好的解决这些问题，进而提高工程测量的质量，本文在此情况下，以某工程为例，简单分析了GPS测量技术，并对水利水电工程测量中GPS测量的应用做出了详细的论述。
关键词：水利水电工程；测量；GPS测量；应用
引言
随着先进测量方法和设备的不断引入，水利水电工程测量的质量以及精确度都得到了一定的提高。其中，GPS技术以其高效率、低成本以及高精度等特征得到了广泛的运用，同时使得我国水利水电工程的测量工作得到了进一步的提高。因此，必须加大对水利水电工程测量中GPS测量的应用的深入研究，进而为工程测量提供可靠的技术支持。
1 工程实例
某市大河流向甲处，大河水量丰富，省政府决定主要用来发电。根据甲处作为引水河流，建立两个跨河水电站，分别是A座和B座。工程开工于2014年，投资10亿，A座水电站的装机容量设置为10万kW，取水口的高度为675m，且引水隧洞的长度为5.65m。水电工程建筑物主要有厂房和大坝，同时有压水管道和引水隧洞、溢洪道等。B座水电站的装机容量为5.5万kW，且取水口在460m处，引水隧洞总长为2.0m，厂房高程在410m左右。高程控制点与平面控制点是共用标。工程采用GPS技术进行精度测量，主要用了7台GPS接收机进行同步观测，每条基线均有两个观测时段，保证了每个时段至少有100分钟的观测时间，且观测基数在200条，但其中检测失败的有10条，同时还有8条观测结果存在较大的差异。因此，现以182条基线作为独立观测量。通过观测结果可知，GPS短基线的精确度存在一定的差别，且高程测量的精度和几何水平相当，但因水准联测点问题的存在，所以在精度测量上无法较好的满足相关标准要求。
2 GPS概述
2.1GPS简介
所谓GPS，其主要是利用GPS定位卫星，并在全球范围内实时进行定位、导航的系统，是一种全球卫星定位系统。此外，GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的应用典范，其极大地提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了全球数字经济的发展。
2.2GPS优势
（1）全球全天候定位
GPS卫星的数量是较多的，且其分布也较为均匀，这在很大程度上确保地球上任何地方、任意时间最少可以同时观测到4颗GPS卫星，除了打雷闪电天气不易进行观测操作之外，都能够保证全球全天候连续的导航定位服务的实现。
（2）观测时间短
随着我国科学技术的不断进步，GPS系统也得到了不断的完善，相应的软件也在不断更新，对于20km范围内的相对静态定位，只需要15—20分钟就可以完成。同时，在进行快速静态相对定位测量工作时，当每个流动站以及基准站的相对距离在15km以内时，流动站观测时间只需1-2分钟。而在采取实时动态定位模式时，每站观测时间仅仅只需要几秒钟。
（3）测站间无需通视
GPS测量主要要求测量站点上空开阔，不需要测站间互相通视，所以不需要再建造觇标。这一优势的存在能够在很大程度上减少测量工作的费用以及时间，同时还能使得选点工作更加灵活，此外，还可省去经典测量中包括的传算点、过渡点的测量工作。
（4）仪器操作简便
随着GPS接收机的不断完善，GPS测量自动化程度不断提高，有些已处于“傻瓜化”。所以，在进行观测工作时，测量人员只需要进行安置仪器安置、连接电缆线、量取天线高、监视仪器的工作状态等工作，而其它观测工作均由仪器自动完成。此外，在结束测量之后，只需要关闭电源，收好接收机，便可完成野外数据采集任务。
3 水利水电工程测量中GPS测量的应用
3.1控制网设计
对于水利水电工程测量工作，必须按照“从整体到局部，先控制后碎部”的原则进行，进而实现对误差的累积和传播的限制，并确保测图以及施工精度、速度。在水利水电测量工作中，控制网设计是首级控制的重要内容，控制网基本图形有3种较为常见。一是三角形网，精度分布均匀，几何结构较强，稳定性高，且具有优越的自检能力，在测量过程中能够及时发现存在的缺陷，从而增强控制网的可靠性和可行性。缺点是实际测量时耗时耗力，观测时间长，工作量大，特别是接收机数量较少时，测量时间往往会比设计值有所拖延；二是环形网，在结构强度上不如三角形网，其结构主要是带有多条独立观测边的闭合环，安全性能良好，测量时工作量相对较小，自检能力也很强。不足之处在于相邻点间的基线精确度在分布上很不均匀；三是星形网，结构简单，操作快捷，除了两台或三台观测仪器，无需其他设备。但由于观测边与观测边形不成任何闭合图形，所以测量精度和自检能力都低于前两者。在水利水电工程中，往往要根据工程的特点和其所在地形进行控制网的选择。
3.2高程系统测量
在水利水电工程的测量工作中，高程测量是一项非常重要的工作，且高程控制是决定工程施工规划阶段水位线的推算和工程量的计算的重要因素，同时，高程测量还对水利水电工程的造价预算以及安全性问题存在直接影响。在实际工作中，大多数水利水电工程均处于河谷切割较深处、山高坡陡处，自然环境恶劣，这在很大程度上增加了高程测量的难度。目前，在测量高程时，光电测距三角形高程测量法应用较多，工作量大、测量时间长。如果在水利水电工程中运用GPS技术，并以此来建立一定的控制网，如图1，再加上其本身具有较高的平面精度，则测量水准就会与四等几何水准相当，在这种情况下，测量精度也必将得到较大的提高。
图1 控制网示意图
3.3变形监测
对于水利水电工程测量施工中涉及的变形监测，其主要是指在观测周期能够及时发现观测点的变形信息，如果变形程度较严重，并超出了相应的许可值，极易影响到建筑物的稳定性。通常情况下，变形监测的精度要求是很高的，应精确到毫米级。水准测量方法在实际中较为常用，可观测建筑物沉降状况；地基滑移和水利水电建筑物的倾斜则主要使用三角测量方法来完成。所需仪器有水准仪、测距仪、全站仪等，该方法适应性强，但工作繁多，测量时间太长，且受地形条件影响明显，自动化水平低。部分水利工程分布在居民点的上游或附近，尤其是大型水库坝址、大型水闸、重大开挖边坡等，一旦出现质量问题，将直接威胁到附近群众的生命财产安全，所以必须高度重视其变形监测工作。GPS技术凭借自身优势，把接收机安装在固定观测点上后，可实现数据采集、数据处理和变形分析整个过程的自动化，效率和精度都很高。因建筑物形变具有动态性，所以首先要获取相关动态信息，对其运动规律和所处状态进行科学预测。具体监测内容有很多，如监测精度、监测方法、数据处理能力、诊断结果等。
3.4数据分析处理
数据分析能力是极为重要的，且其对测量的结果还存在极大的影响。在获取相关信息数据后，要做好以下方面的处理：首先是预处理，即根据实际所需整理甄选原始数据，并按照一定标准将其进行分类，找出有用的信息；接着是平差计算，包括同一基线边的同步观测数值及其平差结果，平差结果就是整体平差，务必要保证计算的准确性，否则可能会导致数据失真；最后一道程序是GPS网和坐标系统之间的转换，处理之后便可获取所需要的数据。
结语
GPS测量技术在水利水电的应用中有着重要作用，其测量的高精度、观测时间较短的特点，加上自动化处理技术，为工程带来了更多方便。随着测量难度的降低，GPS技术测量也不断的加以改进，我国已经研发出先进的卫星导航系统，为水利水电工程的测量带来新的发展机遇。
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[3]何新权.经验谈GPS测量在水利水电工程测量中的应用[J].世界家苑，2013，（1）：88-90.、
作者简介：
陈凯（1976-），男，重庆市彭水县人，助理工程师，从事工程测绘工作。
论文作者:陈凯
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/4/1
标签：测量论文; 水利水电工程论文; 高程论文; 工作论文; 精度论文; 技术论文; 基线论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;