GPS测量技术在水利工程中的测量应用

期刊: 建筑砌块与砌块建筑 DOI: PDF下载

宋亮

承德市水利水电勘测设计院,河北省承德市,067000

摘要

随着社会经济的发展,它为水利工程的发展提供了非常必要的平台。其中,GPS技术广泛应用于工程测量项目中,可以帮助不断提高优化水利工程测量仪器的工作质量、性能和使用效率,获得相对精度更高的测量项目结果,进一步显著提高水利工程施工环境安全整体水平。基于此,笔者将GPS测量技术的应用作为重点研究分析内容,阐述了其在国内外水利工程测量行业中的成功应用,希望能有所帮助。


关键词

GPS技术;水利工程测量;应用;研究

正文

全球导航定位应用卫星系统的英文缩写是英文的地球GPS。主要业务内容之一是使用一种称为地球卫星定位系统的基于地球的无线定位和导航卫星定位系统,该系统已通过该卫星系统正式建造或发射,其全球坐标,导航定位和卫星定位的应用数据可以随时直接传输到外地球卫星的卫星发射,从而可以高精度地跟踪和测量在地磁中心坐标系或其地面轨道系统上任何精确点上进行的所有卫星地面坐标,确保能够实现全球高精度导航控制功能或高精度全球跟踪定位功能。

1水利测量中GPS的应用优势

1.1具有较高的测量效率

在一般实际工作条件下,在GPS系统中使用卫星测量卫星信号时,需要定位目标监测点的卫星的定位和测量任务有时只需等待几秒钟左右,信号完全可以由接收器获得,即使只有当系统不需要提供具有某些相对稳定性和质量特性的卫星信号时,有时定位测量点和收集测量信号的任务只能确保系统能够在这几分钟的有限时间范围内完成。例如,基于每天至少1.5个人工河段长度的平均测量时间,每年至少在短时间内可以显著提高人工河流测量工程师平均工作效率的比率不能低于70%。

1.2具有较高的测量精度

GPS定位技术可以为大多数移动用户提供高精度的定位数据,这些数据可以在用户不受周围任何其他特殊恶劣天气条件影响的情况下提供。通过以上实际工程验证研究和测量分析研究的结果,我们可以进一步验证和发现,在使用基于GPS静态定位系统的技术计算地球高程进行高程测量时,一般只存在约3-4ppm的定位误差。如果每次高程测量产生的误差距离不太大或不超过20公里,则可以更有效地实现厘米级或更高的高程定位精度。使用基于高精度GPS技术制造的高精度测量系统设备,该系统可以有效避免一些传统高精度测量产品系统在短时间内或多或少存在的重复测量误差和累积精度偏差问题。因此,GPS产品系统可用于实际实现高精度产品测量,结果精度相对较高。

2GPS技术在工程测试中的最具体运用

2.1大断面测量应用

目前,在整个水利工程和测量技术领域,大跨度断面工程的测量方法仍是最常用的工具之一。长期以来,钢尺、经纬仪、水准仪等仪器以及全站仪也一直是其他横断面工程中常用的测量工具。通过掌握上述水准仪及其他方法的全面、熟练的应用方法,基本上可以实现对每个高程控制点的正确、合理的控制和布置,而钢尺测量等仪器只能用于测量每个检测点的间距或高程控制点测量值的误差。将全站仪坐标测量方法与传统经纬仪测量进行比较的主要观察任务应是直接确定目标和测试点所在空间的空间坐标位置。然而,由于它往往是在测量、使用和其他操作和维护的全过程中进行的,因此有必要对测量专业和操作、维护和检测人员提出这样一个相对高精度的测量技术要求,至少必须同时安排两个专业,同时配备不少于三名或至少三名相关人员。特别是,一些是在许多极其复杂或恶劣的复杂地形条件的影响下建造的,植被本身没有非常密集或稠密的植被,例如森林地区或水体,特别是水库、湖泊和河道中的水体,仅仅依靠现有的各种地形测量和专用检测仪器设备等常规测量方法,往往不可能准确有效地获取采集到的各种准确有效的地形数据,并且由于其数据处理工作量大,难以正常工作。

2.2水下地形的测量

在我国水利工程地质勘察相关工作快速发展的实际过程中,水下特殊地形对勘察的阻碍明显不容低估。目前,水下工程的地形结构相对复杂,水下工作的观测条件并不理想,因此其测量精度本身的取值范围也非常有限,这直接增加了测量基础工作的研究难度,直接获得更准确可靠的地形测量数据仍然是不可能的。然而,在探索和实践过程中,数字导航的数据准确性是非常关键的。随着科学技术水平的不断发展和提高,我们可以逐步利用RTK技术实现复杂水下三维地形环境的精确测量。在整个导航过程中,借助各种检测导航仪器、笔记本电脑和无线GPS,在上述三者无法独立连接和通信的实际情况下,通过导航定位软件的有效帮助和引导,可以实现精确定位

2.3高山区的测量

在海拔以上的高山地区,由于人们的视野一般相对不是很宽,信号接收量自然也相对不是特别大。同时,任何人工操作员在高寒地区的工作时间也将受到某些外部地理条件的显著限制,特别是在一些较光滑的岩石表面,很容易接收反射路径信号,这自然会呈现包括多路径信号在内的反射效应。如果要适应大型水利工程中信号测量系统的观测点位置要求,不应直接站在已被信号反射或遮挡严重遮挡的观测点上。因此,在没有事先确定最佳信号观测时间节点的实际情况时,应特别注意选择最佳观测时间点、开放观测卫星的数量和许多特殊情况。如果认为仍存在重复观测和卫星结构精度要求等条件,可能不需要精度不高的卫星观测,则应避免重复观测或卫星观测方法,还应采取措施积极配合组织部门完成卫星计算等工作如果您发现个别点值确实很难通过间接观测方法接收到观测值,您可以将间接观测的直接观测方法接收点设置到直接观测方法通过直接观测接收方法中接收效果更好的位置,然后可以使用上述常规接收点位置值的直接测量来接收观测,确定一个实际可用的观测接收观测点,最后完成直接测量和计算接收点值的任务。

2.4密林地区的测量

在将GPS卫星技术直接应用于茂密林区测量系统的过程中,容易出现系统的屏蔽效应受到树叶屏蔽效应的影响,导致卫星信号质量损失太严重,系统失锁问题也经常发生,这直接影响了测量系统在求解测量数据结果时的准确性。在这种严重的特殊天气条件下,应尽快采取适当的形式,合理使用人工砍伐原始树木,但我们绝不能完全允许这种人工方法严重砍伐或破坏原始树木,并移除天线点高程以上的浓密树枝,此外,天线接收器可以垂直安装或固定在较厚和过密的树干位置。使用落球接收器,可以完全实现天线接地点高程的高精度测量或确定,然后可以完成从天线接地点高度到点高度的距离的手动测量或确认测量。所有工作人员完成上述所有观测和确认步骤并计算出规定数据后,即可正常进行和进行线路地面高程观测。

3工程测量的意义和现状

工程测量在建筑工程当中发挥着举足轻重的地位,它意味着一项工程的开始,它是为建筑工程的顺利进行和项目的实现效率奠定牢固的基石,确保工程测量的顺利高效实施在整个建筑工程当中不可或缺。特别是针对工程来说,建设工程测量工作是否成功地进行,计量成果能否正确有效,直接决定了建设工程是否满足国家规定的工程质量和技术标准。而目前,所有公司在要求开展建设工程计量工作前,都需要先对建设工程计量队伍实施必要的培训,并通过培训的方法提高工程计量人员的技术水平和意识,进一步完善工程计量管理工作制度,确保工程计量管理工作真正高效地开展,并以此保障建设工程的项目完成率和服务质量。

由于卫星科技的蓬勃发展,遥感技术、定时测距导航卫星全球定位系统等新技术,对传统测量学产生了极大的冲击,导致了传统测量学水平在短时间内的迅速提升,并逐渐朝着信息化、技术化、多元化方向发展。多媒体技术与卫星信息技术也改造了传统的工程测量用品,使工程测量中的硬件与设备进行了一系列的变化,更多的信息整理与数据收集也从纸质转向了电子的形式。这也就使观测数据的维护和传输进行了更为敏捷有效的发展,使工程测量工作在极大程度上提升了工作效率和服务质量,提高了观测成果的准确度,也增强了及时性。

2GPS定位系统的组成

3.1GPS地面控制部分

GPS的地面控制系统主要由一个主控站、3个注入站以及另外五个监控站所组成。其用途大致是:通过监测站对卫星的工作状态进行观测,并同步接收卫星信号,而主控站则将根据上述观测数据对卫星的星历,并且对卫星钟的改正参数进行统计。

3.2GPS空间控制部分

GPS的空间卫星群数量十分庞大,由24颗GPS卫星群组成,每颗卫星间大概有二十万千米的间隔,而这种庞大的空中卫星群均匀分布在六个星球的上,而他们各平面间最大的交角约为60度,如此就可以保证在每个星球的上都能随时接收由十一颗卫星所发出的信号。

3.3GPS用户控制部分

GPS的使用设备的主要构成包含:GPS接收机、数据处理软件及其有关的应用设备。用户设备的主要目的在于接收卫星所发出的数据,并通过其实现导航定位。而由于科技的迅速发展,GPS定位系统的仪器质量已经变得越来越轻,尺寸也越来越小,并且具有更加容易便携、准确的特点,因此为水利工程检测人员带来了方便。

4GPS高程测量技术的应用优点

4.1测量精确度较高

GPS高程测量方法用于建筑工程测量时,其自身所具有的特殊点是可以在任何天气下进行的,而且它能够将建筑工程测量中的所需数据一一反映出来。不过,如果将GPS高程探测技术在水利测量项目中广泛的应用,不但可以提供一般的探测数据外,还可以精确测量测点的三维定位范围,和其他手段相比,其数据也就更加可信了,在GPS高程测量时,其精度范围甚至可以精度达到厘米,而且精度效果也相当好。

4.2测量速度较快

GPS高程检测方法运用在一个水利工程的检测流程中,同时在四个水准的点上建立基站,这样检测的效率更高一点。与此同时,在通常状态的定位下工作时,也是极大地提高了工作的效能,使得工作进展得更为顺畅。

4.3测量成本及工作量较小

GPS高程计算在工程计算中会受多种因子的影响,采用普通的计算会受气候、地质等因子的影响。所以讲,要想高质量地将项得奖项目顺利进行完成,要想让测试结果更加准确,降低测试时间与成本等,就必须我们运用先进的GPS高程计算技术开展的测试。能够很大程度地压缩时间降低成本,并针对复杂多变的条件开展非常有效的测试。

4.4不需要通视

GPS高程计算并不要求人互相通视,从而克服了传统计算的弊端。如果测定现场地势平整宽阔,卫星信息不受影响,也可以快捷简便地完成测定。

5GPS高程测量方法在工程测量中的具体应用

5.1GPS高程测量技术的应用流程

5.1.1合理选点且进行标志

GPS测站由于具有相对灵活的网络架构系统,而其内部又无法实现相互的通视,所以就必须要进行选点工作,为进一步的工程观测工作打下了良好的基础。同常规工程勘测技术比较,GPS高程测量技术大大节约了指标设置经费,既达到了工作的效率,也减少了经济成本。但是人们也要注意到,GPS高程测量技术在工程勘测中使用时有着自己特殊的条件。首先,其对选点有着特定的要求,要选取视线宽广、便于放置接收装置、交通运输便利的位置。第二,必须确定所选取的地点位置,要避免一些易于形成电磁波干扰的障碍物和易于产生电磁波反射的金属。但是,一定要远离高压线、有线电台和水区等地方。在确认位置后要对其做好记号,才能利用埋放标石的方式,获得更佳的保护效果。

5.1.2外业观测

外业观测是指GPS通过卫星导航系统,对接收到的数据加以更详细的探测和科学运算,同时更为精确的定向并安装天线的过程。在进行外业观测操作之前,就必须预先检测并确定所监测设备的正常运作情况。在实施外业观测操作之前,就必须严格地按照所设计使用的标准实施正确的作业,这就能够确保外业监测的工作进行得安全,也就能够更有效地提升工程的效率。

6结束语

综上所述,GPS技术在各类水利工程现场测量工程中的应用具有明显的操作优势,可以适当地大大减少测量工作量。此外,调查数据的处理方法变得非常快速和简单,并且消耗数据的处理时间不长。自然,所获得的实测数据的准确性也变得相对较高,已经得到了各类水利工程勘察监理机构的充分认可,因此得到了迅速而广泛的应用。然而,现阶段GPS技术的发展和应用还不成熟,在观测精度方面还存在许多问题。

参考文献:

1]成禄勇.GPS技术在水利工程测量中的应用分析[J].新商务周刊,2017(13):267

2]李高杰.GPS技术在水利工程测量中的应用分析[J].中国新技术新产品,2017(15):84-85

3]杨效振,田安贞.GPSRTK技术在水利工程测量中的应用[J].建筑工程技术与设计,2016(8):113-113

 

 

 


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