GPS在水利工程中的应用

摘要:GPS(ClobalPositioningSystem)测量具有定位精度高、观测时间短、提供三维坐标、全天候作业等优势。目前，GPS在许多领域得到了广泛应用，然而在水利工程中的应用相对较少。近几年来，GPS逐渐在水利工程中得到应用，并取得了较高的精度。关键词:CPS;测量;水利工程;应用 GPS测量，作为20世纪的一项高新技术，已在大地测量、地壳形变监测、石油勘探等许多领域得到广泛应用，然而在水利工程中的应用还很少。近几年来，GPS逐渐在水利工程中得到应用，并取得了较高的精度。 GPS系统 1.1系统原理 CPS是全球卫星定位系统。美国出于军事目的，利用空间卫星来确定地面点的位置、速度和时间，共发射了24颗卫星组成了全球性的卫星定位系统。90年代初我国开始引进 GPS接收机用于大地测量。
GPS定位可分为单点定位、相对定位和差分定位。单点定位是利用待测点到4颗或4 颗以上卫星的距离，根据空间距离后方交会原理确定待测点在WGS一84坐标系中的三维坐标;相对定位是在两个或两个以上测点上，同时设置GPS接收机，同步跟踪相同的GPS 卫星，确定两点间在wGS名4坐标系中的基线矢量;差分定位是相对定位的一种特殊应用，由基准站发送改正数，由用户站接收并对其测量结果进行改正，以获得精确的定位结果。差分GPS定位既克服了单点定位误差较大的缺陷，又大大缩短了相对定位的观测时间，提高了作业效率。但是，差分定位存在着控制面积小，需设基准站多的问题。近几年来发展起来的广域差分GPS采用误差分离技术，实时发布钟差改正、轨道参数改正和电离层改正，可以实现数千公里远距离的高精度实时定位，这样就很好地解决了这个问题。
5OG玲观测量有伪距、载波相位和多普勒三种基本观测量。目前广泛采用的基本观测量主要有两种:伪距观测量和载波相位观测量。静态相对定位一般均采用载波相位观测量为基本观测量，这一定位方法可以取得较高的定位精度。在精度要求较高的测量工作中，均普遍采用这一方法。 1.2系统的特点 (l)定位精度高。用载波相位观测量做相对定位，观测时间小于lh，可达到土(5 mm+lppmD)的距离精度。若采用快速定位方法，观测时间仅需2min左右，即能达到厘米级的定位精度。 (2)提供三维坐标。GPS测量，在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。 (3)观测站之间无须通视。既要保持良好的通视条件，又要保障测量控制网的良好结构，这一直是常规测量在实践方面的难题之一。GPS测量可以省去常规测量所需的造标费用，减少测量工作时间，因而经济效益十分显著。 (4)全天候作业。GPS观测工作，可以在任何地点，任何时间连续地进行。
系统存在的问题 (l)自动化系统总费用较高。 (2)测点布置受限制。GPS信号固有的抗干扰性能差，不能通过水下、地下和障碍物，对测点位置有一定要求， (3)采用经典静态相对定位法需要较长的观测时间。 2应用情况 2.1截流施工在截流施工中，需要进行施工控制测量和水下地形测量。围堰进占过程中常常会出现流速大、落差大、水深等情况，这样就给水下地形测量带来很多困难。截流的工期一般都比较紧张，水下地形测量的任务也特别繁重。在以前的截流施工中，多采用传统的测量作业方式。传统测量采用人工采集数据，工作量大、速度慢，时间上不能满足要求。而运用 GPS技术实施围堰控制测量和水下地形测量，则能很好地进行施工控制测量，并能及时提供施工部位的水下地形图，为施工生产提供必需的地形数据，保证施工生产的顺利进行。在三峡工程二期围堰大江截流施工中，运用CPS技术实施围堰控制测量及水下地形测量，并取得了成功。