广宁县花山水库管理所 526333
摘要：随着社会经济和科学技术的不断发展和进步，监测定位技术也越来越先进，其中GPS测量技术以其实时性、全天候、高效率、高精度等优点开始逐渐被运用于社会各个领域。目前，相关技术人员也开始尝试利用GPS测量技术来对大坝进行实时的安全监测，但是由于GPS测量在数据处理等方面存在较大的难度且使用成本相对较高，因此在大坝安全监测上其技术还不是很成熟。对此，为了更好地了解大坝安全监测中GPS测量技术的使用情况，本文以辽宁某一大坝为例，对大坝GPS的测量技术要点进行了重点探讨。
关键词：GPS；测量技术；大坝
1.前言
据有关调查资料显示，目前我国有接近700余座的大中型水库大坝存在较大的安全隐患，若不能够及时发现其故障并对其做出有效的处理，则会使大坝得不到有效的安全保障，大大威胁着人们的生命和财产安全。据记载，自上世纪80年代以来，我国出现了多地溃坝现象，给人们的生产生活带来了极大的损失[1]。由此可以看出，对大坝进行有效的安全监测必不可少。
传统的大坝安全监测所采用的仪器需要相关技术人员手动操作才能完成，这不仅损耗了大量的人力资源和物力资源，也无法确保测量的准确性。随着科学技术的不断进步，GPS开始被逐步运用于大坝的安全监测。GPS是全球定位系统的简称，它始于20世纪70年代，GPS起初只运用于军事。GPS由于其自身的独特性，大大提高了大坝监测的准确性，但是其技术还不成熟，因此必须要对相关测量技术要点进行深入分析和研究。
2.实例分析
为了更好的理解GPS测量技术在大坝测量中的应用，在这里选取了位于辽宁某市的大坝A作为试验大坝，该大坝为典型的均质土坝，主坝约有2.5km的长度，大坝最高的地方有接近28m的高度。坝体总体上来说是沿东西走向，并且坝高较高的位置大多位于东段，坝高较低的位置在西段居多。观测大坝的变形情况是此次测量的主要任务。为了确保测量结果的有效性和精确性，在大坝的主坝上分别选取了位于主坝的第1+150桩号、1+350桩号、1+485桩号、1+765桩号和1+900桩号为5个观测断面[2]。为了更好的进行大坝水平位移的观测，我们要为每个观测断面选取3个观测点，分别是位于主坝外侧2m的位置、坝体内平台和坝体外平台的2个位置。此外，用于观测水平位移的观测基点还需要设置3个，分别把1+150桩号、1+485桩号和1+900桩号这3个桩号的外坝脚外侧位置作为试验中的3个观测基点。在观测点和观测基点的位置都需要有观测墩的设置。
随着科学技术的发展，观测方法也在发生着变化，网状式观测法是此次试验中观测采取的主要方法。经过前期分析，网状式观测法不仅可以使观测时间得到较大程度的缩减，而且也有助于观测精准度的提升。在试验中将其划分为5个时段进行观测，每个时段有约2小时的观测时间。每一次观测至少需要有两个测回的观测。图1所示的是水平观测点、观测基点的详细布局。
3.GPS测量技术的应用和相关计算分析
3.1具体观测状况
在试验中，选择2014年6月10日至2014年8月26日为第一次观测时间，网状式观测法是采取的主要观测方法，同时进行两个测回的观测。此外，分别设置了5个时段用于每个测回的观测，每个时段约有2个小时的观测时间[3]。结束了第一次观测后，紧接着选择了2016年3月6日至2016年5月12日为第二次观测时间。从观测方法和观测工具上来说，这两次观测并无不同。
如图1的详细布局所示，完成一次观测一共有75条基线需要被观测。第一期和第二期都进行了两个测回的观测，每个测回都划分成了5个时段进行，每个时段都有2个小时的观测时间，累计观测时间为40小时。
3.2各种观测数据的计算分析
对于从观测点和观测基点获取的每期数据，GPS的相关软件都需要先对它们进行预处理，例如基线的解算、观测精度的检查以及基线是否满足设计要求的检查等都属于预处理的范畴。GPS基线的预处理结果，独立闭合环应该要符合下列公式：
(1)
因此，GPS基线的预处理结果可以通过计算公式（2）获取[4]。此外，独立闭合环必须符合下列要求：水平差的基线单位权中误差在第一次观测时应为0.0341cm，而在第二次观测时应是0.0571cm。
3.3 水平差的相关计算
假设固定点是图1中用1-4标记的观测基点，令（100.00，100.00）为该固定点的坐标。同时把WGS-1984看作投影坐标。通过观测所获取的数据，可进行水平差的计算。表1所示的是此次两期观测的水平差结果。
根据表1所示的数据可以分析出在大坝的水平位置还是存在一点位移，但位移的状态不是很明显。但比较而言，2-3、3-4和5-4这3点存在较大程度的位移。
3.4大坝测量中GPS技术的优势分析
在大坝的测量工程中运用到GPS技术，主要是看中GPS测量技术的几个重要优势：首先，GPS具有较高的精准度，对大坝位移的观测能够做到更好和更精确，从而有助于及时了解到大坝的变形状况[5]。其次，GPS测量技术具有较高的工作效益。通常而言，基于GPS技术的大坝测量工作只需一个星期左右便能全部完成，但若使用一般的方法，其耗时约为1个月。最后，能够准确的进行数据计算，失误率较低。GPS测量技术在数据的计算上全部是借助于计算机和相关测量软件进行的，因此有着很高的准确性。
4.结语
通过对实际大坝工程案例的分析，可以看出在大坝建设过程中经常出现水坝变形，因此必须要采取有效的监测措施来监控水坝是否发生变形，然而传统的大坝测量技术需要耗费大量的人力和物力资源且效率较低，所以要想提高大坝测量的精准度，则必须要善于利用GPS测量技术，准确定位大坝的变形情况，从而为之后的大坝养护工作提供可靠的数据参考。
参考文献
[1]邓志伟. 基于GPS的大坝测量技术要点探讨[J]. 科技创新与应用, 2012(23):47-47.
[2]武晓忠. 基于GPS与高精度大地测量联合的大坝变形监测研究[D]. 长安大学, 2008.
[3]张瑞卿. GPS测量技术在水库大坝监测的应用研究[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2013(24).
[4]张丽丽. 基于GPS技术的河北某城镇平面控制测量技术研究[J]. 科技资讯, 2014, 12(11):26-27.
[5]徐国梁. 浅谈大坝安全自动化监测GPS系统技术[J]. 水电站机电技术, 2016, 39(11):48-49.
论文作者:江智新
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第8期
论文发表时间:2017/8/17
标签：大坝论文; 测量论文; 技术论文; 基线论文; 位移论文; 基点论文; 水平论文; 《电力设备管理》2017年第8期论文;