探究GPS 技術(shù)在水利工程勘察中的應用論文
1 引言
勘測和設計是工程建設的基礎和靈魂，完美的工程與高質(zhì)量的勘測設計有著(zhù)重要的關(guān)聯(lián)�？睖y中的測量也就是水利工程測量能夠為水利工程規劃設計提供地形資料，在施工階段按照圖上內容做好施工放樣，并監測建筑物穩定性和變化情況，保證工程的安全。將GPS 技術(shù)在水利工程中加以應用，主要是因為：(1)測設方格網(wǎng)時(shí)GPS 技術(shù)更具有適應性，選點(diǎn)靈活不需要高標，且點(diǎn)位之間通視容易，外業(yè)試測不受天氣影響;(2)GPS 方格網(wǎng)誤差分布均勻且點(diǎn)位精度高(3)相比于相對中誤差，點(diǎn)位中誤差表示方格網(wǎng)測量精度指標更合理;(4)圖形強度系數高，在布設大地控制網(wǎng)時(shí)能提升點(diǎn)位趨近速度，網(wǎng)形優(yōu)化方便;(5)應用GPS-RTK 來(lái)對建筑方格網(wǎng)進(jìn)行測設效率更高，工作人員勞動(dòng)強度更低。
2 GPS 技術(shù)在平面控制測量的應用
根據測量規范文件將測量精度分級，用公式表示各級GPS 網(wǎng)相鄰點(diǎn)間的基線(xiàn)長(cháng)度精度。公式為：σ=姨a2+(bd×10-6)2式中，σ 為標準差;a、b、d 分別表示固定誤差、比例誤差系數以及相鄰點(diǎn)間的誤差。GPS 控制網(wǎng)精度越高，需要的觀(guān)測時(shí)間越長(cháng)。首先是網(wǎng)型選擇，要盡可能避免網(wǎng)型不利所帶來(lái)的影響，國家等級三角點(diǎn)的選擇盡量在測區兩側分布，盡量保持對稱(chēng)。
其他情況下的擬設控制點(diǎn)都要在測區范圍內。
其次是外業(yè)選點(diǎn)埋石觀(guān)測。選點(diǎn)應該按照GPS 外業(yè)觀(guān)測對環(huán)境的要求，并注意：周?chē)仓媒邮赵O備方便，有開(kāi)闊視野，障礙物高度角在視場(chǎng)內應該滿(mǎn)足相關(guān)規;要遠離電視臺、微波站等無(wú)線(xiàn)電發(fā)射源且周?chē)荒苡蟹瓷湫l星信號的物件;地面要有穩定的基礎，以為點(diǎn)的保存提供便利;選點(diǎn)時(shí)測站周?chē)…h(huán)境應該與大環(huán)境保持一致，防止氣象元素代表性誤差;盡量遠離大片水域，防止在魚(yú)池�；蛐」聧u區域位置選點(diǎn)。所有的GPS 控制點(diǎn)均需埋設標石，埋石需要滿(mǎn)足以下基本技術(shù)要求：埋設混凝土標石，可現場(chǎng)灌制、鑿制以及設置鋼釘;混凝土標石預制柱體必須要滿(mǎn)足相應規格;埋設之后需要做好點(diǎn)位說(shuō)明。GPS 觀(guān)測需要注意以下要求：按照星歷預報來(lái)對觀(guān)測計劃進(jìn)行編制;觀(guān)測時(shí)同時(shí)鎖定4 顆以上衛星信號，并且衛星高度角以及GDDP 值都要小于限定值;觀(guān)測時(shí)不能出現衛星失鎖情況，若有失鎖，需要中斷原紀錄并開(kāi)始新紀錄;作業(yè)過(guò)程中防止使用電臺和對講機，并避免周?chē)巳涸谛l星接收天線(xiàn)處走動(dòng)。
再次，采集數據后需要對數據進(jìn)行預分析，觀(guān)察預分析結果和設計中的觀(guān)測點(diǎn)個(gè)數、基線(xiàn)量以及坐標差，如果有差別需要按照精度和網(wǎng)型重測或者補測。之后是網(wǎng)平差計算，當F 檢驗值低于檢驗臨界值即表明為接受，也就是精度符合水利水電測量的規范要求。
最后，水準測量。應用GPS 高程擬合技術(shù)，并從高程擬合準備、外業(yè)觀(guān)測、測量結果對比分析以及成果評價(jià)4 個(gè)階段入手。
3 GPS 在特殊環(huán)境下的應用
GPS 技術(shù)的任何一種測量手段都會(huì )在使用過(guò)程中受到地形的制約，就水利工程勘察來(lái)說(shuō)，其容易受到密林地區、高山區、近水域地區、機場(chǎng)周?chē)约俺鞘袩o(wú)線(xiàn)電和微波密集地等的影響。
3. 1 密林地區
就密林地區來(lái)說(shuō)，GPS 測量容易受到樹(shù)葉遮擋影響，導致衛星信號嚴重損失、頻繁失鎖，造成求解結果不精確問(wèn)題。因此，要在不破壞樹(shù)木的情況下適宜砍伐，將點(diǎn)位上空密集樹(shù)枝去掉，在粗大樹(shù)桿上架設接收機，通過(guò)垂球定出地面點(diǎn)位來(lái)量測天線(xiàn)到點(diǎn)位的高度，在固定之后進(jìn)行觀(guān)測。但是需要注意：保證儀器設備安全，做好安全設施，防止安置在樹(shù)上的儀器失手掉下，可以用繩套固定天線(xiàn)，用繩子將天線(xiàn)吊上去。(2)偏心觀(guān)測，當地面點(diǎn)位已經(jīng)固定，在空中選取對應的樹(shù)枝較為困難，這就會(huì )產(chǎn)生偏心值。當地面點(diǎn)位是之后選定的，這就表示地面點(diǎn)位可以變動(dòng)，需要在天線(xiàn)吊上去觀(guān)測的同時(shí)，應用垂球定出地面定位。(3)對點(diǎn)位精度要求的考慮，如果精度要求較低，可以采用斷面地形測量或圖根控制測量;如果精度要求高，則需要在落葉期作業(yè)或者直接砍掉附近樹(shù)木，因為儀器架高時(shí)對中可能出現較大誤差。
3. 2 近水域地區
近水域地區的GPS 測量的精確度容易受到多路徑效應的影響，多路徑效應產(chǎn)生的情況是衛星位置特定并存在多反射源，這就需要重復觀(guān)測來(lái)消除影響。如果不想花費較多的測量成本，可以采用像控點(diǎn)測量，其隸屬于航空攝影測量，能夠剔除粗差，不需要重復觀(guān)測。
3. 3 高山區
高山區天空視野不開(kāi)闊容易導致可接收信號少的情況發(fā)生，而且高山區作業(yè)對作業(yè)時(shí)間產(chǎn)生限制，光滑巖面可能反射信號形成多路徑效應。如果一定要滿(mǎn)足水力工程測量規范中點(diǎn)位要求，且不將觀(guān)測點(diǎn)設置在信號遮擋嚴重處�？梢詫⒂^(guān)測時(shí)間設定為點(diǎn)位相通視衛星個(gè)數較多時(shí)，如果觀(guān)測結構精度較低可以重復觀(guān)測并解算，如果個(gè)別點(diǎn)位實(shí)在無(wú)法觀(guān)測，可以在接收條件好的位置設置間接觀(guān)測點(diǎn)，用常規測量方法對實(shí)際點(diǎn)位確定或者設成幾何圖形來(lái)對實(shí)際點(diǎn)位值解算。
3. 4 無(wú)線(xiàn)電微波密集地
機場(chǎng)、無(wú)線(xiàn)電發(fā)射塔、電桿根部以及微波地面站容易對GPS 測量結果產(chǎn)生干擾。如果實(shí)在不能避免，必須在附近選取點(diǎn)位，可以采用偏心觀(guān)測或者圖解方法完成測量。我國目前出現了較多的新型GPS 接收機，其能在高無(wú)線(xiàn)電干擾下完成對低功率衛星信號的捕獲，并在捕獲之后穩定地保持信號。
4 GPS 技術(shù)應用時(shí)存在的問(wèn)題和改進(jìn)措施
就存在的問(wèn)題來(lái)說(shuō)。GPS 系統精確定位與電磁波傳播速度有關(guān)，大氣層信號會(huì )受到對流層和電離層重重干擾，從而導致計算出現誤差。此外，必須保證基準點(diǎn)坐標在各個(gè)方位觀(guān)測情況下能有一致的精度。這就需要采取以下措施：
1)利用雙頻觀(guān)測也就是用頻率不同的觀(guān)測值組合改正電離層延遲;應用電離層改正模型以及同步觀(guān)測求差，從而防止電離層折射對計算結果的影響。
2)應用對流層模型修正和同步觀(guān)測求差;應用水汽輻射計來(lái)對信號傳播影響直接測定，以防止對流層折射對計算結果的影響。
3)針對衛星星歷誤差，可以采用同步觀(guān)測求差、建立衛星跟蹤網(wǎng)定軌、應用軌道松弛法等。
4)針對衛星鐘和接收機的鐘誤差可以應用一次求差法進(jìn)行消除，或者將鐘差作為未知數并在數據處理中求解。
5)對于多路徑效應，在天線(xiàn)設計時(shí)就要防止這種效應影響，測量位置遠離水面、高層建筑和汽車(chē)，也防止設置在山谷和盆地中。
5 結語(yǔ)
水利工程關(guān)乎著(zhù)國計民生，必須予以重視。在工程建設中為了保證資料結果的精確性，必須應用GPS 技術(shù)。但在勘察過(guò)程中，因為復雜地形以及附近電波的影響，勘察結果的準確性很難保證。因此，必須掌握先進(jìn)的技術(shù)和措施來(lái)提升勘察結果的準確性，從而促進(jìn)我國水利工程建設的持續發(fā)展。
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