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1、GPS在水利工程中的应用与分析：水利工程是国家的经济命脉,提高其工作效率、保障其安全运营是头等大事。全球定位系统以其连续、实时、高精度、全天候测量和自动化程度高等优点,在水利工程中的应用越来越广泛。本文概述了GPS技术及其特点和在水利工程中的应用现状,然后对目前GPS在水利工程应用中存在的问题进行了分析,最后展望了GPS技术在水利工程中的应用前景。 关键词：GPS;水利工程;应用现状;存在问题;应用前景 全球定位系统是美国从上世纪70年代开始研制,于1994年全面建成,具有在海陆空进行全方位
2、实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS基本定位原理是卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息,用户接收到这些信息后,经过计算求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息,它充分利用全球24颗导航定位卫星系统来提供全天候长期连续全免费的标准定位服务(SPS)。GPS由3部分组成:①空间部分由24颗GPS卫星组成,卫星以6个轨道均匀地分布在20200km的高空中,运行周期约为12h,可以保证在全球的任何位置、任何时间均可以同时观测到4颗以上卫星;②地面监控部分由监测站、主控
3、站和注入站组成,主要完成对卫星的监视对卫星数据的获取以及将卫星星历注入卫星的存贮系统等功能;③用户设备主要是GPS接收机,接收机采用空间距离交会的方式,在接受到卫星发来的信号后经过数据处理即可解算出基线向量以及点位坐标。 GPS具有以下特点：1.测量精度高,全天候作业GPS技术能为用户提供连续,实时的三维位置、三维速度和精密时间,不受天气的影响而全天候工作。采用差分定位,测量精度可达到mm级。目前的GPSRTK技术可以保证在动态的情况下解算的点位精度达cm级,这完全可以满足水下地形点的平面位置
4、精度要求。2.劳动强度大大降低，首先,既要保持良好的通视条件,又要保障测量控制X的良好结构,这一直是常规测量在实践方面的难题之一。GPS测量无需通视,可以省去常规测量所需要的造价费用。其次,GPS的观测无需进行边角的观测,只需量取天线高及简单的记录、开机关机即可,同理,水准测量也不用一个站到另一个站地连续观测,只需在测站进行简单的操作即可。3.能丈量不规则区域GPS技术能对不规则的待测区域及较大区域的面积,通过航迹测量面积的方法来测量,沿着运行线路画出一条轨迹,从而计算出该轨迹所围区域的面积。
5、 一、应用现状 传统的测量仪器和方法不仅难以保证在困难地区获得的数据的精度,而且效率低下,不能了解水利工程的实时变化情况。GPS的出现和应用使这些问题迎刃而解。 截流施工，截流的工期一般都比较紧张,其中,最难的是水下地形测量,水下地形复杂,水上作业条件差,水下地形资料的准确性对水利工程建设十分重要。传统测量采用人工采集数据,精度不高,测区范围有限,工作量大,时间上不能满足要求。而GPS技术能大大提高保证施工生产的效率,保证顺利进行。利用静态GPS测量系统进行施工控制测量,选点主要考虑控制点能
6、方便施工放样,其次是精度问题,尽量构成等边三角形,不必考虑点和点之间的通视问题。另外,用实时差分法GPS测量系统可实施水下地形测量,系统自动采集水深和定位数据,采集完成后,利用后处理软件,可数字化成图。 滑坡监测，GPS高程监测需解决的问题是:精确测定GPS测得的大地高与我国常用的正常高之间的差值(即高程异常值)。大地高是地面点沿参考椭球面的法线到参考椭球面的距离;正常高是地面点沿铅垂线方向到大地水准面或似大地水准面的距离。高程异常值实际上是参考椭球面与大地水准面或似大地水准面之间的高程差。如
7、能精确测定高程异常值,则可以任意转换两高程系统,就能用GPS高程测量代替几何水准测量。在滑坡监测方面,只需求出监测点的相对位移量,所以只需测出监测点大地高的精确变化,就能正确反映滑坡形变情况。 变形监测，GPS在水利工程中最大的贡献是将这项技术应用到坝体的变形监测当中。竣工后的运营期间对大坝进行变形监测是现在大型水利工程必不可少的一个重要环节,世界各国因溃坝而造成的经济损失和人员伤亡的事故不胜枚举。以往的交会或极坐标的测量方式测量过程中应用的是点位垂线到达似大地水准面的正常高,精度低、周期长,
8、而且无法实现连续观测。这样有限的、周期性的变形数据实时性差,同时也为变形分析增加了难度。GPS因为其高精度、全天候的特点,为建立大坝的实时连续变形监测系统和获取长时间大量的变形监测数据以进行变形分析提供了有力地保证。二、GPS应用于水利工程中,已取得许多试验研究成果,但实际应用中还存在一些问题。 多路径效应，在水利工程中其绝大部分面积为水域,其对接收卫星信号的多路径效应非常严重,这将是制约GPS在水利工程中广泛应用的一个主要因素。对于多路经效应所带来的误差可以采用在天线下面增加抑径板或抑径圈的
