GPS技术在水利水电工程控制测量中的应用研究.docVIP

GPS技术在水利水电工程控制测量中的应用研究 　　【摘要】GPS技术应用于水利工程测量是水利工程测量外业勘测的一项重大技术革命，其应用及开发的前景十分广阔。尤其是实时动态定位技术（RTK）在水利工程测量中蕴含着巨大的技术潜力。本文主要介绍了GPS中的RTK技术在水利工程测量中的应用及其对水利工程勘测的巨大推进作用。 　　【关键词】水利水电； GPS ；工程测量；控制措施 　　一、G PS/水准高程控制网测量 　　（一）概述高程控制网对于桥梁的建设和后期的监测都有很重要的作用，在桥位高程控制测量中，传统的测量方法往往按规范规定的方法进行跨河水准测量，联测两岸高程。但此类方法一般只适用于2千米以下的跨河宽度，超过2千米以上的就极其少见，难度也很大。而对于30千米宽的跨海长度，要采用常规的跨河水准测量方法几乎没有可能。 　　GPS高程拟合测量是GPS过江高程传递最近发展使用的一种方法。在范围不太大的地形平坦区域内，以高等级水准点作为高程拟合起算点，结合高精度GPS观测值、选用适宜的高程异常处理模型，高程传递的精度可达国家二、三等水准精度。 　　（二）高程控制网的布设 　　本工程的高程控制网分为水准高程网和GPS高程网两部分。前者包括杭州基岩点到两岸桥区高程基准传递网，桥区一等水准高程基准网和桥区二等水准高程网三部分。后者包括前面所布设的GPS平面网的所有点位以及增设的一些点位。 　　（三） GPS高程 　　利用GPS观测量获取控制点高程数据，将能较大提高测量效率。但是由于采用GPS观测所得到的是大地高，为了获得我们常用的正常高结果（可视为海拔高程），需要采用GPS测高结合水准高程测量的方法进行GPS高程拟合，求取高程异常数据，进而获得正常高。 　　二、建立GPS连续运行参考站的必要性和可行性 　　（一）必要性 　　1.工程本身的需要 　　在完成杭州湾大桥首级控制网测量的基础上，如何有效进行施工阶段的测量控制和测量服务是圆满完成杭州湾大桥建设的一个重要课题。杭州湾大桥跨越30多公里的辽阔海面，使得在长期以来在普通桥梁建设中广泛使用，至今仍然为主要技术手段的的常规光电测量技术己无法胜任。 　　由于工程规模大、建设周期长、施工工作面多，为了保证工程各个施工工作面的基准系统和测量数据的协调一致、精确统一，必须做到使各个施工区域、工作层面所测定的空间位置快速、精密、同步。为此，有必要设立GPS连续运行参考站，使参与工程的任何一个用户可以在任何需要的时候和任何作业地点，采用不同档次的设备和不同的作业方式，实时地或通过数据事后处理方式获取参考站的数据，确定测点点位的坐标与高程信息，不必依赖任何地面控制点。各个用户无需独立解算和设置坐标转换参数，保证各个施工单位采用的坐标系统的高度一致性。 　　2.提高工作效率、减少重复投资的需要 　　在工程建设期间，各专业单位为了满足自身作业的需要，分别设立单一用途的GPS静态后处理、RTK或RTD测量定位系统，考虑到各系统均需要参考站配合工作，因此每个独立的小系统至少配备2台套以上GPS接收机才能工作。对特大型工程建设来说，同时参加施工的单位较多，在同一地区势必同时建设功能相同参考站，将造成大量的重复投资和台站设置，给财力、物力、人力和无线电频率资源造成浪费，影响施工单位效益。 　　同时在同一施工区域出现多个频率相同或相近的无线电数据通讯台站，将难以避免地产生信号彼此干扰严重混乱局面。只有建立统一共用的多功能参考站，才能避免重复投资，减少无线电数据受到干扰，保证各种类型GPS测量作业的正常进行。 　　3.保证特大型工程建设坐标系统统一和高精度的需要 　　由各家施工单位设立的独立的参考站系统，还可能因为进行基准联测的控制点不同，往往容易造成系统之间标准的不统一，成果彼此互不兼容。同时，由于采用了不同的参考基准，使得系统之间产生一定的差别，影响工程的整体性和精确性。 　　4.大桥建设的其他需要 　　GPS参考站提供的连续并积累的观测数据，为大跨度斜拉桥在施工建设期间的变形监测，以及今后大桥运营过程中实时安全运行管理提供宝贵的、连续的历史观测资料。 　　（二）可行性 　　1.GPS卫星信号接收与数据处理技术的迅速发展 　　最近几年来，在GPS卫星信号接收、数据处理和通信技术方面都有了十分迅猛的发展，并取得了重大的突破。其主要表现为在GPS信号跟踪技术方面，大大地削减了来自多路径和外部无线电信号干扰的影响，改善了原始观测值的质量；在数据处理技术方面，有效地突破了长距离、高精度解算GPS基线的技术难题，扩大了单个GPS参考站的作用距离。 　　2.计算机及软件技术的发展 　　现代科学无一不是建筑在计算机技术基础之上。由于计算机技术的发展，CPU运行速度不断提高，内