GPS在水利水电工程勘测的应用

分类：水利论文发表 时间：2020-12-03 10:43 关注：(1)

　　在信息时代，水利水电工程勘测工作日益步入信息化、数字化、高标准化和现代化，勘测应用技术质量在不断提高。目前，GPS技术被广泛应用于水利水电工程勘测工作中，有效提高了勘测数据的精确性。文章将系统论述GPS技术在水利水电工程勘测中的应用方案。

　　关键词：GPS技术；水利水电工程；勘测技术

　　随着社会经济的持续发展，各地非常重视本地水利水电工程项目建设，为该项目投入足量的资金，有效提高了水利水电工程建设质量。大多数水利水电工程均修建于偏远山区，测量控制点很难满足高等级要求，给测量工作带来困难。进入信息时代后，信息技术的全面融入有效促进了各行业的发展，工程测量行业也不例外。信息技术所支持的GPS系统已经被广泛应用于水文地质勘测、海洋平台勘测定位、变形探测、地球物理资源探测、航空航天科学研究和车辆导航等管理工作中。本文将简单介绍GPS技术在水利水电工程勘测中的优势，系统论述GPS技术在水利水电工程勘测中的应用方案，并分层浅谈GPS技术在水利水电工程勘测中的应用要点。

　　1GPS技术在水利水电工程勘测中的优势

　　从宏观层次来看，GPS技术在水利水电工程勘测中的优势主要体现在5个方面：（1）测量精度极高，能够满足实施全天候勘测作业的要求，准确获取安全可靠的数据信息。GPS技术能够提供准确的三维位置，准确把握三维速度与精密的时间，不受外在天气与地质环境的影响。通常在10km的测量半径内，GPS技术能准确定位测试点的三维坐标，将高程精度确定到厘米级和四等水准。（2）降低了劳动强度与难度，节省了大量人力资源。GPS技术具备自动化、信息化、智能化条件，能够克服复杂的地形条件和地物障碍，无须过多人为操作能完成高精度勘测工作，降低了工作人员的劳动强度与难度，减少了人力成本的投入。（3）勘测工作速度极快。在运用GPS技术开展水利水电工程测量工作时，需要在四等水准的精度点上科学架设测量基站，由勘测工作人员轮流背负流动站，通常，每一站点的定位工作仅需要几秒钟。即使遇到卫星信号不佳的状况，也能够在10min内完成定位勘测工作。据调查统计，运用GPS技术平均每天所测量的河道断面大约有1.5个，和传统勘测技术相比，该技术将工作效率提高了67%。（4）做好不规则区域勘测工作。传统测量技术很难准确获取不规则区域的勘测数据，GPS技术能克服这一缺陷，该技术会沿着所运行的路线绘制一条轨迹，迅速计算该条轨迹所涉及的区域面积，计算结果精确度极高。（5）实现河道断面勘测结果直观化与可视化。运用GPS技术开展水利水电工程勘测工作能够准确定位河道勘测点的三维坐标，获取精确信息与三维地图，实现河道断面勘测结果直观化与可视化。

　　2GPS技术在水利水电工程勘测中的应用方案

　　2.1控制好勘测高程与水准

　　优化GPS技术在水利水电工程勘测中的应用方案，确保勘测结果的精确度，必须控制勘测高程与水准。地面上的勘测点和其所相对的高程基准面之间的高度就是正常高程（又名绝对高程）。在测量工作中，应准确定位地面勘测点和其所相对的高程基准面。其次，控制好高程误差。导致高程误差的原因是多方面的，主要原因是仪器存在误差、电磁场对测量工作有影响、来自大气垂直折光的影响以及磁场对补偿式自动安平水准仪的负面影响，对于误差问题，应通过规范操作流程予以控制。

　　2.2确保GPS大地高的测量精度

　　确保GPS大地高的测量精度，必须按照国家标准要求，控制测量平面的精度，准确获取两点之间的大地高差，大地高差的精度是平面控制精度的两倍。在控制网里，须正确运用几何水准勘测法来测量1/3GPS点的水准高程。

　　2.3做好GPS高程转换工作

　　全面做好GPS高程转换工作，必须根据实际情况正确选用绘等值线图法、多项式曲面拟合法或者曲线拟合法来实现高程转换。通常，在使用绘等值线图法的过程中，应谨遵联测原理，根据观测信息获取GPS点的大地高，用公式计算点的正常高。在使用多项式曲面拟合法的同时应融入数值拟合法以测量大地水准面，准确计算待定点的高程。在运用曲线拟合法的过程中不仅要精确计算高程，而且要准确定位水准面曲线，拟合初测线的方向，精确实现高程转换。

　　3GPS技术在水利水电工程勘测中的应用要点

　　3.1坚持GPS布网原则

　　运用GPS技术做好水利水电工程勘测工作，必须恪守GPS布网原则，即根据实测区域和大地水准面的变化情况来确定联测几何水准的点数。联测几何水准的点数与总点数的比例是1：5。在山区，需要根据实际情况增加联测几何水准的点数，此外，须均匀布置点位。

　　3.2搭建勘测管理平台

　　提升GPS技术在水利水电工程勘测中的应用效果，应搭建勘测管理平台对具体勘测工作进行全方位跟踪与监控。与此同时，应全面监测水流量与蒸发量，是运用GPS技术定位某一区域工程，收集勘测区域内部数据信息，分析该区域的蒸发量，计算地表水和地下水的相对数值。构建精确的水文结构模型，初步估算该区域的水资源存储量与径流量。此外，在计算蒸发量的过程中，应综合采用全遥感信息模型法、统计经验法和能力余项法。在检测水资源蒸发量的过程中，必须对勘测区域多层结构数据信息进行收集和提炼，全面分析土壤地表实时数据分布特征，准确获取探测数据，构建日平均蒸散技术模型，通过观察模型参数了解地表蒸发状态。其次，应注意做好区域水资源管理监测、地下水源勘察和降雨量勘测工作。在区域水资源管理监测中，须借助GPS技术构建完善的水文地理信息监测系统，对该区域的水资源流量和淡水量进行动态监测，通过获取和分析数据加强河流支流水体管理工作，为水资源开发利用提供科学的参考依据。在地下水资源勘查工作中，应充分利用GPS技术勘测地下水层结构、地质状况与水层边界，分析地下水流动规律，准确判断地下水的动态特征，为地下水资源开发利用工作提供参考。此外，要将地下水资源勘测数据输入空间数据系统内，同设置数据库与检索服务，提高信息查询效率。在降雨量勘察工作中，应利用GPS技术对不同流域的降雨量进行勘察、计算和对比分析。流域降雨量和所处环境的水资源管理、水库调度、植被覆盖率以及供水系统设置密切相关。在计算流域降雨量时，应结合实际情况正确采用等雨量线法、算术平均法和三角形法进行准确核算。要做好监控主机信息表编制工作，要认真编写虚拟机信息表的编制工作，对整个水利水电工程建设进行全方位监控，而且，要注意正确编写虚拟机的名称，对水利水电工程IP地址实施准确设置。目前，虚拟机信息表的字段名称一共有8个，以下是虚拟信息表的字段名称：Vmuid，该名称代指虚拟机的编号，所对应的数据类型通常用Varechar表示，在编制该名称的同时，要将数据长度控制为32。该名称的输出显示只有Y，是yes的缩写。Nerate，该名称特指虚拟机的网络流量，所对应的数据类型常用Float表示。Nerate最终的输出显示为N，是no的缩写。Vmname，即虚拟机的英文名称，常用Varechar表示其对应的数据类型，在编写该名称时，要将其数据长度控制为32，需要注意的是，该名称最终的输出显示是N。Ipadd，该名称用于表示IP地址，所对应的数据类型是Varechar，在编写该名称时要将其数据长度控制为18，最终的输出显示是N。Memrate，该名称指内存利用率，Float是其对应的数据类型，在编写该名称时要将数据长度控制为0，最终的输出显示是N。Hostuid，该名称代指主机编号，numrtic是其所对应的数据类型，在编写该名称时要将数据长度控制为20，最终的输出显示为N。Cpurate，该名称用于表示CPU的利用率，Float是其对应的数据类型，在编写该名称时要将数据长度控制为0。state、tinyin是它对应的数据类型，最终的输出显示是N。勘测监控管理模块会通过同时启用物理主机与虚拟机依次完成信息采集工作，从基础技术角度来看，该模块是通过运行HostCollect所对应的数据控制系统来收集所需要的信息，并对数据信息进行整合分析。从信息采集与整合分析工作流程来看，整个工作流程包括masterip列表的生成、通过启动每个masterip来正确调整和控制其所对应的线程，结合信号量的倒计数对锁存器进行锁控，实现主线程的科学控制、做好各条子线程所对应的作业。确保模块的各项功能得以充分发挥与安全调控，通过正确编制List列表对象实现所有信息数据的整合存储工作，按照标准流程做好单一masterip线程作业。

　　3.3确保GPS高程拟合精度

　　确保GPS高程拟合精度，必须做好多方面的工作。首先，要准确把握最佳观测时段，精选双频GPS接收机，准确定位GPS网基线解算的起算点坐标，全面控制对流层延迟所导致的误差和多路径误差问题。其次，正确运用三等几何水准做好GPS点的联测工作，尽量缩小误差。另外，正确运用当前标准地心坐标来转换参数，有助于确保转换参数的精度。

　　4结语

　　综上所述，运用GPS技术做好水利水电工程测量工作，必须规范操作流程，确保GPS大地高的测量精度，做好GPS高程转换工作，准确把握GPS技术应用要点。

　　参考文献[1]杜珍应.GPSRTK技术在水利工程控制测量中的精度分析[J].煤炭技术，2017，26（5）：118-119.

　　[2]陶歆贵.GPSRTK技术在水利工程测量中的应用[J].铜业工程，2017（2）：10-12.

　　作者：何飞 熊世旺