關(guān)于GPS 技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用的論文
社會(huì)發(fā)展對(duì)水利工程的測(cè)量行業(yè)要求越來(lái)越高，通過(guò)先進(jìn)方法、工藝水平的引入，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。隨著 GPS 技術(shù)的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，其在水利工程中的發(fā)展取得了顯著成績(jī)，優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在成本低、效率高、精度好，同時(shí)還具有抗干擾效果好、隱私保密好等特點(diǎn)。
GPS 技術(shù)分為外業(yè)監(jiān)測(cè)、內(nèi)業(yè)處理兩大模塊，其中外業(yè)監(jiān)測(cè)是主要數(shù)據(jù)來(lái)源，也是測(cè)量工程的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)野外監(jiān)測(cè)作業(yè)的質(zhì)量管理，對(duì)于整體數(shù)據(jù)測(cè)量具有深遠(yuǎn)影響。
1、GPS 技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用概述及特點(diǎn)分析
1． 1、應(yīng)用概述
水利工程的測(cè)量環(huán)節(jié)對(duì)整體工程來(lái)說(shuō)是基礎(chǔ)中關(guān)鍵步驟，為此，人們采用更為有效精確的測(cè)量技術(shù)進(jìn)行操作，即 GPS 技術(shù)。GPS 的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)促進(jìn)了其在水利工程的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。作為一種無(wú)線式導(dǎo)航系統(tǒng)，GPS的工作原理在于衛(wèi)星傳播數(shù)據(jù)進(jìn)行工作處理。國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，水利測(cè)量行業(yè)的難度隨之提高，促進(jìn)了 GPS 技術(shù)在該領(lǐng)域的開(kāi)展落實(shí)。
根據(jù)現(xiàn)階段測(cè)量狀況，GPS 技術(shù)在水利工程中的`應(yīng)用分析如下: 通過(guò)使用 GPS 靜態(tài)法來(lái)建立一個(gè)立足于總工程的整體控制測(cè)量體系; 在水利工程的施工階段應(yīng)當(dāng)以閘門(mén)、渠道以及堤壩這三項(xiàng)工程為核心建立起一套完備的施工控制系統(tǒng)。另一方面，ＲTK 技術(shù)為更高層次的手段，能夠充分實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)定位的目的，是測(cè)量行業(yè)中的新型科技技術(shù)，能夠一定程度上促進(jìn) GPS 技術(shù)在水利測(cè)量行業(yè)的具有強(qiáng)勁優(yōu)勢(shì)。
1． 2、特點(diǎn)分析
GPS 測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)分析如下: 精度準(zhǔn)確、測(cè)量時(shí)間短，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)三維坐標(biāo)的提供，操作簡(jiǎn)便，具有人性化特點(diǎn)，另一方面，GPS 能夠?qū)崿F(xiàn)三維坐標(biāo)的提供，便于用戶進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用分析，具有良好的續(xù)航能力，可不間斷作業(yè)，同時(shí)具有多種便捷功能。正是由于 GPS 技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì)促進(jìn)了其發(fā)展，保證了其在水利工程測(cè)量行業(yè)中的主體地位。
GPS 技術(shù)的精度高，具體表現(xiàn)在它在 300 － 1500m 范圍內(nèi)進(jìn)行定位操作處理中，連續(xù)監(jiān)測(cè)時(shí)間 1h 以后，地面累計(jì)誤差仍控制在 1mm 以內(nèi)。此外，測(cè)站的出現(xiàn)加強(qiáng)了各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的聯(lián)系，保證信號(hào)的處理接收受到的干擾較小，外界影響降低。再者，GPS 技術(shù)的多功能性，體現(xiàn)在測(cè)速、測(cè)時(shí)兩方面，同時(shí)，具有其他測(cè)量技術(shù)所缺失的優(yōu)勢(shì)，就是自動(dòng)化程度較高，正是由于這種自動(dòng)化程度的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)了 GPS 技術(shù)在測(cè)量操作中的便捷性。正是由于 GPS 技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，奠定了其長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展中的核心地位。
2、GPS 技術(shù)在水利測(cè)量業(yè)的應(yīng)用
2． 1、GPS 外業(yè)測(cè)量
GPS 的外業(yè)測(cè)量工作中，關(guān)鍵步驟是選點(diǎn)控制，點(diǎn)的定位對(duì)于測(cè)量結(jié)果來(lái)說(shuō)具有關(guān)鍵性的影響，需要充分注重準(zhǔn)備工作的細(xì)化處理，保證前期收集信息、勘察結(jié)果等準(zhǔn)確無(wú)誤，加強(qiáng)標(biāo)架、標(biāo)型的觀察分析。GPS觀測(cè)操作，一般需要注重?zé)o線安置、開(kāi)機(jī)觀測(cè)的細(xì)節(jié)處理，因?yàn)?GPS 技術(shù)中上述兩步與傳統(tǒng)常規(guī)測(cè)量不同。無(wú)線安置過(guò)程中，需要在對(duì)應(yīng)點(diǎn)位操作，保證天線架設(shè)在三角支座端，根據(jù)標(biāo)志中心進(jìn)行對(duì)正處理，保證天線的基座水準(zhǔn)滿足持平要求，氣候條件較為惡劣的狀況下，需要將無(wú)線進(jìn)行固定處理。
2．2、GPS 布網(wǎng)工作、GPS 的布網(wǎng)工作中，線路測(cè)量、帶狀工程測(cè)量需要借助點(diǎn)連式或者邊連式進(jìn)行處理，保證其形成連續(xù)發(fā)展的三角鎖同步結(jié)構(gòu)，如引水工程。另外，對(duì)于工程樞紐地區(qū)的施工控制網(wǎng)和變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，通常則采用邊連式或網(wǎng)連式布設(shè)，以增強(qiáng)網(wǎng)形的幾何強(qiáng)度，提高 GPS 控制網(wǎng)的可靠性和數(shù)據(jù)精度。
2． 3、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量
ＲTK 工作基本方式可以表述為: 在某一已知點(diǎn)上設(shè)立基準(zhǔn)站并安置一臺(tái) GPS 接收機(jī)，對(duì)所有的可見(jiàn)衛(wèi)星進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)，采用無(wú)線電傳送設(shè)備，將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)和測(cè)站信息通過(guò)數(shù)據(jù)鏈傳送到流動(dòng)站。流動(dòng)站在接收 GPS 衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線電接收設(shè)備接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，依據(jù)相對(duì)定位的基本原理，基準(zhǔn)站及流動(dòng)站將該數(shù)據(jù)與本身觀測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行差分解算，從而得到兩觀測(cè)站之間的相對(duì)位置，解算出流動(dòng)站所在位置的三維坐標(biāo)并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和輸出。
3、GPS 在水利工程中應(yīng)用的特點(diǎn)分析
3． 1、平面控制測(cè)量
GPS 技術(shù)充分實(shí)現(xiàn)了規(guī)避常規(guī)導(dǎo)線測(cè)量的弊端，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需要，進(jìn)行 GPS 靜態(tài)定位、快速定位和動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。觀測(cè)時(shí)間較短，如20km 范圍之內(nèi)的靜態(tài)定位中，測(cè)量時(shí)間僅為 15 － 20min，借助 ＲTK 測(cè)量過(guò)程中，當(dāng)流動(dòng)站、基準(zhǔn)站的距離間隔為 15km 之內(nèi)的前提下，觀測(cè)時(shí)間為幾秒鐘。
3． 2、放樣測(cè)量
水利工程測(cè)量行業(yè)中，借助 ＲTK 技術(shù)進(jìn)行點(diǎn)放樣、線路放樣操作中，首先需要將點(diǎn)坐標(biāo)、靜態(tài)網(wǎng)坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)應(yīng)三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?GPS 流動(dòng)站中，根據(jù)實(shí)際標(biāo)識(shí)進(jìn)行測(cè)量操作，一般放樣操作的控制精度可以保證在 50mm 范圍之內(nèi)。另一方面，線路放樣中，需要根據(jù)室內(nèi)線路的特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)應(yīng)中心線編制，將對(duì)應(yīng)文件參數(shù)傳至 CPS 接收系統(tǒng)內(nèi)，即流動(dòng)站接收機(jī)中，根據(jù)實(shí)地樁號(hào)、放樣點(diǎn)與中心線的關(guān)系合理規(guī)劃后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)放樣操作。
3． 3、航空攝影測(cè)量外業(yè)相控
水利工程中，由于一般具有測(cè)量區(qū)域地理環(huán)境復(fù)雜、線路狹長(zhǎng)，經(jīng)常覆蓋樹(shù)木等遮蓋物，且控點(diǎn)的布設(shè)一般零星分散，間距較大，增加了測(cè)量的難度。傳統(tǒng)測(cè)量方法測(cè)量無(wú)法保證準(zhǔn)確度、測(cè)量時(shí)間，且操作困難。通過(guò) GPS 技術(shù)測(cè)量可以充分解決上述諸多弊端，能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行外業(yè)相控點(diǎn)的采集操作。
3． 4、高程測(cè)量
GPS 測(cè)量中需要結(jié)合水準(zhǔn)測(cè)量，保證區(qū)域性大地水準(zhǔn)面的高程。該方法對(duì) GPS 觀察點(diǎn)的要求如下: 水準(zhǔn)測(cè)量信息詳細(xì)、密度分布合適、分布均勻。利用高精度 GPS 定位技術(shù)精密確定觀測(cè)點(diǎn)的大地高程差，并根據(jù)建立的適當(dāng)大地水準(zhǔn)面數(shù)學(xué)模型，內(nèi)插出計(jì)算點(diǎn)的高程異常或異常差，從而得出特定點(diǎn)的正常高。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，采用靜態(tài)定位方法測(cè)出的大地高差誤差 Δh/D 可達(dá)到 3 ～ 4ppm，當(dāng)距離小于 20km 時(shí)，可達(dá)到厘米級(jí)精度; 引入高級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)行高程轉(zhuǎn)換后，可以完全代替四等水準(zhǔn)。
4、結(jié)語(yǔ)
水利工程測(cè)量體系中，GPS 技術(shù)取得了良好的測(cè)量效果，降低了操作難度，充分提高了測(cè)量精度，是未來(lái)長(zhǎng)期發(fā)展的主要測(cè)量手段，充分促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的提高。科技進(jìn)步的新形勢(shì)下，GPS 新型衛(wèi)星發(fā)射技術(shù)逐步提升，國(guó)內(nèi)自主研制的衛(wèi)星“北斗”已經(jīng)成功發(fā)射入軌，為動(dòng)態(tài)用戶的測(cè)量提供了更為精確可靠的保證。可以預(yù)見(jiàn)在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，GPS 技術(shù)仍將作為主要測(cè)量手段得到發(fā)展，并且會(huì)逐漸深入到更多的領(lǐng)域中發(fā)揮巨大作用。
參考文獻(xiàn)
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