工程测量论文机械工程测量论文

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GPS在水闸工程测量中的应用

【摘要】简述了全球定位系统（GPS）的基本结构和测量原理，总结了GPS用于工程测量所具有的特点，介绍了GPS在水闸工程测量中的应用实例。

【关键词】GPS;测量

全球定位系统GPS（Global Positioning System），是美国从20世纪70年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统，并于1994年全面建成。GPS在水闸工程测量中的已被广泛应用，这主要依赖于GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性，因此GPS技术率先在水闸工程测量等领域得到了广泛的应用。

首先，GPS测量相对于以前的用经纬仪测量，具有如下的特点：（１）测量精度高，GPS观测的精度明显高于一般常规测量，GPS 测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量的优越性愈加突出。

（２）测站间无需通视，GPS测量不需要测站间相互通视，可以根据实际需要确定点位，使得远点工作更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接受GPS卫星信号不受干扰。

（３）观测时间短，随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，在小于20km的短基线上，动态相对于定位只需5min观测时间即可，静态相对定位每站仅需20min左右。

（４）仪器操作简便，GPS测量的自动化程度越来越高。目前GPS 接收机已趋小型化和操作傻瓜化，在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。

（５）全天候作业，GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气情况的影响。

（６）提供三维坐标，GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。

其次，GPS技术在万福闸河断面测量中的应用：

例如，我单位是一个大型水闸，万福闸，共有65孔，闸总厂141米，闸总宽466.80米，在这么一个将近500米的河道上，以前测量用经纬仪测量，还需要人在船上，形成三点一线，万福闸共有12个断面，一般测量都要8小时左右才能完成，而且天气要好，阴天仪器根本无法读出数据来，参加测量的人员要7-8人。而现在自从用了全球定位系统中海达GPS测深仪测量，只需在测量前将仪器架好，接收好信号，实时地给出当前的地方坐标系坐标，测量时只需1人在船上，跟随船工来回航行12趟，便可完成12断面的测量任务，只需2小时就能完成，而且测量精度很高。

万福闸运用中海达GPS进行水下断面测量的思路是：运用GPS和导航软件对测量船工进行定位，并指导测量船在指定测量断面上航行，导航的软件每隔一个时间断自动的纪录下水深的数据，并进行验证潮位改正，输出的数据，我们搞测量资料的人员根据输出的数据也就是起点距和高程，高程也就是每隔一个时间断所测的水深，进行整理，然后将数据输入EXCEL表格，那边每个河断面的图会自动生成。我想如果结合其它新技术的使用，GPS一定可以完成各类涉及到水的测量工作。自从万福闸2007年河床断面测量用中海达GPS以来，大大提高了测量的精度，减少了工作量，缩短了工作日，并且输出了数字化的断面图，为以后每年的断面测量创造了有利的对比图。

那么下面就以二0一年度万福闸河床断面（CS7下，0+199）为例，来看一下数据整理的过程：当我们在船上全部12个河床断面全部测量完毕后，就可以从深海达GPS仪器中取出卡来，再用数据线直接和我们的办公电脑相连接，就可以直接得到如下数据：起点距：14.79、16.01……510.7，高程式-6.36、-6.55……-7.61。

我只要将这一串数据算好第一个起点距之后，直接输入EXCEL表格，运用EXCEL表格自动生成图形的步骤，就可以直接生成现在的图形了。

这样的图形让人看起来很明确，在这张图上，我们都保留前一年的一个断面图，在图形上都保持两根线，这样可以作对比，看起来很直观，即使是不懂测量的人，一眼都能看出来，如果2010年的线在

2009年上面的话，就说明了河床断面是淤积状态，反之，是冲的状态。从这张图上很明显的看出，2010年和2009年这两年开闸泄洪应该相差不大，冲淤基本处于平衡状态。如果用以前的那种经纬仪测量的话，整理数据来，可要一个一个的算，万福闸河宽就五百多数，就算10米一个点，也要算50多个数据，资料整理起来太麻烦了，12

个断面大概要花上一天的时间，才能完成，而且有个别数据还要修正，才能达到以上的效果图。自从用了GPS深海达测量，以及这种高科技软件，这样资料整理起来很方便，既节约了时间，又保证数据的准确性。

再次，通过GPS在测量中的应用，我得到如下的体会：

（1）GPS控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的限制，特别是在地形复杂、通视困难的测区，更显其优越性。但由于测区条件较差，边长较短（平均边长不到300 m），基线相对精度较低，个别边长相对精度大于1／10 000。因此，当精度要求较高时，应避免短边，无法避免时，要谨慎观测。

（2）GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间在不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空间分布和卫星信号的质量影响。但由于各别点的选定受地形条件限制，造成树木遮挡，影响对卫星的观测及信号的质量，经重测后通过。因此，应严格按有关要求选点，择最佳时段观测，并注意手机、步话机等设备的使用。

（3）GPS测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证

接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。但由于联测已知高程点较少（仅联测5个），致使的控制点高程精度较低。因此，要保证控制点高程的精度，必须联测足够的已知高程点。

【参考文献】

［１］龙文彦，许谷声，王解先．GPS定位精度与测站位置的关系．测绘学院学报，1999，(04)．

［２］陈俊勇,胡建国.GPS技术的新进展．测绘工程，1996，(02).

［３］吴娟丽,关可,王懿娜.GPS软件接收机算法研究.现代电子技术,2008,(22).