關于GPS 技術在水利工程中的應用的論文
社會發展對水利工程的測量行業要求越來越高,通過先進方法、工藝水平的引入,已經實現測量行業的現代化發展。隨著 GPS 技術的應用范圍擴大,其在水利工程中的發展取得了顯著成績,優勢體現在成本低、效率高、精度好,同時還具有抗干擾效果好、隱私保密好等特點。
GPS 技術分為外業監測、內業處理兩大模塊,其中外業監測是主要數據來源,也是測量工程的基礎環節,加強野外監測作業的質量管理,對于整體數據測量具有深遠影響。
1、GPS 技術在水利工程中的應用概述及特點分析
1. 1、應用概述
水利工程的測量環節對整體工程來說是基礎中關鍵步驟,為此,人們采用更為有效精確的測量技術進行操作,即 GPS 技術。GPS 的優勢特點促進了其在水利工程的長遠發展。作為一種無線式導航系統,GPS的工作原理在于衛星傳播數據進行工作處理。國民經濟飛速發展的今天,水利測量行業的難度隨之提高,促進了 GPS 技術在該領域的開展落實。
根據現階段測量狀況,GPS 技術在水利工程中的`應用分析如下: 通過使用 GPS 靜態法來建立一個立足于總工程的整體控制測量體系; 在水利工程的施工階段應當以閘門、渠道以及堤壩這三項工程為核心建立起一套完備的施工控制系統。另一方面,RTK 技術為更高層次的手段,能夠充分實現動態定位的目的,是測量行業中的新型科技技術,能夠一定程度上促進 GPS 技術在水利測量行業的具有強勁優勢。
1. 2、特點分析
GPS 測量技術的特點分析如下: 精度準確、測量時間短,同時能夠實現三維坐標的提供,操作簡便,具有人性化特點,另一方面,GPS 能夠實現三維坐標的提供,便于用戶進行實際應用分析,具有良好的續航能力,可不間斷作業,同時具有多種便捷功能。正是由于 GPS 技術的諸多優勢促進了其發展,保證了其在水利工程測量行業中的主體地位。
GPS 技術的精度高,具體表現在它在 300 - 1500m 范圍內進行定位操作處理中,連續監測時間 1h 以后,地面累計誤差仍控制在 1mm 以內。此外,測站的出現加強了各個監測點之間的聯系,保證信號的處理接收受到的干擾較小,外界影響降低。再者,GPS 技術的多功能性,體現在測速、測時兩方面,同時,具有其他測量技術所缺失的優勢,就是自動化程度較高,正是由于這種自動化程度的優勢,促進了 GPS 技術在測量操作中的便捷性。正是由于 GPS 技術的諸多優點,奠定了其長遠發展中的核心地位。
2、GPS 技術在水利測量業的應用
2. 1、GPS 外業測量
GPS 的外業測量工作中,關鍵步驟是選點控制,點的定位對于測量結果來說具有關鍵性的影響,需要充分注重準備工作的細化處理,保證前期收集信息、勘察結果等準確無誤,加強標架、標型的觀察分析。GPS觀測操作,一般需要注重無線安置、開機觀測的細節處理,因為 GPS 技術中上述兩步與傳統常規測量不同。無線安置過程中,需要在對應點位操作,保證天線架設在三角支座端,根據標志中心進行對正處理,保證天線的基座水準滿足持平要求,氣候條件較為惡劣的狀況下,需要將無線進行固定處理。
2.2、GPS 布網工作、GPS 的布網工作中,線路測量、帶狀工程測量需要借助點連式或者邊連式進行處理,保證其形成連續發展的三角鎖同步結構,如引水工程。另外,對于工程樞紐地區的施工控制網和變形監測網,通常則采用邊連式或網連式布設,以增強網形的幾何強度,提高 GPS 控制網的可靠性和數據精度。
2. 3、實時動態測量
RTK 工作基本方式可以表述為: 在某一已知點上設立基準站并安置一臺 GPS 接收機,對所有的可見衛星進行現場測,采用無線電傳送設備,將觀測到的數據和測站信息通過數據鏈傳送到流動站。流動站在接收 GPS 衛星信號的同時,通過無線電接收設備接收基準站傳輸的數據,依據相對定位的基本原理,基準站及流動站將該數據與本身觀測到的數據進行差分解算,從而得到兩觀測站之間的相對位置,解算出流動站所在位置的三維坐標并實時存儲和輸出。
3、GPS 在水利工程中應用的特點分析
3. 1、平面控制測量
GPS 技術充分實現了規避常規導線測量的弊端,根據實際項目需要,進行 GPS 靜態定位、快速定位和動態定位技術。觀測時間較短,如20km 范圍之內的靜態定位中,測量時間僅為 15 - 20min,借助 RTK 測量過程中,當流動站、基準站的距離間隔為 15km 之內的前提下,觀測時間為幾秒鐘。
3. 2、放樣測量
水利工程測量行業中,借助 RTK 技術進行點放樣、線路放樣操作中,首先需要將點坐標、靜態網坐標進行對應三維坐標轉換,將數據傳輸到 GPS 流動站中,根據實際標識進行測量操作,一般放樣操作的控制精度可以保證在 50mm 范圍之內。另一方面,線路放樣中,需要根據室內線路的特點進行對應中心線編制,將對應文件參數傳至 CPS 接收系統內,即流動站接收機中,根據實地樁號、放樣點與中心線的關系合理規劃后,進行現場放樣操作。
3. 3、航空攝影測量外業相控
水利工程中,由于一般具有測量區域地理環境復雜、線路狹長,經常覆蓋樹木等遮蓋物,且控點的布設一般零星分散,間距較大,增加了測量的難度。傳統測量方法測量無法保證準確度、測量時間,且操作困難。通過 GPS 技術測量可以充分解決上述諸多弊端,能夠在短時間內進行外業相控點的采集操作。
3. 4、高程測量
GPS 測量中需要結合水準測量,保證區域性大地水準面的高程。該方法對 GPS 觀察點的要求如下: 水準測量信息詳細、密度分布合適、分布均勻。利用高精度 GPS 定位技術精密確定觀測點的大地高程差,并根據建立的適當大地水準面數學模型,內插出計算點的高程異常或異常差,從而得出特定點的正常高。經過實踐證明,采用靜態定位方法測出的大地高差誤差 Δh/D 可達到 3 ~ 4ppm,當距離小于 20km 時,可達到厘米級精度; 引入高級水準點,進行高程轉換后,可以完全代替四等水準。
4、結語
水利工程測量體系中,GPS 技術取得了良好的測量效果,降低了操作難度,充分提高了測量精度,是未來長期發展的主要測量手段,充分促進了經濟效益和競爭實力的提高。科技進步的新形勢下,GPS 新型衛星發射技術逐步提升,國內自主研制的衛星“北斗”已經成功發射入軌,為動態用戶的測量提供了更為精確可靠的保證。可以預見在未來很長一段時間內,GPS 技術仍將作為主要測量手段得到發展,并且會逐漸深入到更多的領域中發揮巨大作用。
參考文獻
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