gps rtk技术在水利工程测量中的应用探究

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1、GPSRTK技术在水利工程测量中的应用探究：全球定位系统GPS不仅具有良好的抗干扰性和保密性，而且具有全球性、全天候、连续性、实时性的精密三维导航与定位能力，能为水利工程测量提供精密的三维坐标。GPS系统已广泛用于水利工程测量，尤其是实时动态（RTK）定位技术在水利工程测量中蕴含着巨大的技术潜力。本文介绍了GPS测量技术，探讨了GPSRTK技术在水库大坝变形监测、水深测量、渠道管线纵断面测量中的应用。　　关键词：GPSRTK变形监测水深测量纵断面测量　　　　GPS全球定位系统，是随着现代科学技术的迅速成长

2、而成立起来的新一代卫星导航定位系统。GPS卫星定位测量是研究操作GPS系统解决大地测量问题的一项空间手艺。随着全球定位系统（GPS）技术的快速成长，RTK测量技术也日益成熟，并在水利工程测量中获得应用，实时获得厘米级定位精度的测量体例。这是是GPS应用的重大里程碑，为水利工程测量带来了新曙光，极大地提高了测量效率。　　一、GPS测量技术　　（一）GPS定位原理　　GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的。如图1所示，在待测点Q设置GPS接收机，在某一时刻tk同时接收到3颗（或3颗以上）卫星S1、S2

3、、S3所发出的信号。通过数据处理和计算，可求得该时刻接收机天线中心（测站点）至卫星的距离ρ1、ρ2、ρ3。根据卫星星历可查到该时刻3颗卫星的三维坐标（Xj，Yj，Zj），j＝1，2，3，从而由下式解算出Q点的三维坐标（X，Y，Z）：　　　　　　（二）RTK技术　　实时动态RTK定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPSRTDGPS技术，它是GPS测量技术发展的一个新突破。实时动态定位RTK系统由基准站和流动站组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安

4、置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据。随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度，这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况。根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。　　二、GPSRTK技术在水利工程测量中的应用　　一GPS水库大坝变形监测　　变形监测主要是监测水库大坝的地基沉降、位移以及整体的倾斜等状况。水电站的大坝，由于水负荷的重压，可能引

5、起大坝的变形。因此为了避免大坝变形引发安全事故，必须对大坝进行连续而精密的监测。如果采用GPS精密定位技术，不仅可以实现大坝变形监测工作的精度达到（1.0ppm-0.1ppm），而且还有助于实现监测工作的自动化。　　1、方法步骤　　GPS技术在大坝变形监测中的应用，分以下步骤：　　（1）根据监测的目的，在图上选点，然后到野外踏勘，以保证所选点位满足布X的要求和野外观测所具备的条件，最后得到要施测的概略点位。　　（2）按每个点发出3条独立基线且边长分布较为均匀，并根据接收机台数的多少布X，设计X的观测图形，

6、并选定可能要追加施测的路线。　　（3）给定所需的可区分度指标（或精度指标）进行计算，直到达到给定的要求为止，最后得到增加独立观测基线后的最终施测方案。　　（4）观测时段和周期的设计；　　（5）采用连续观测分历元数据处理，或间断观测，整段数据处理方法进行数据计算；　　（6）利用观测值的统计，成因分析，一元或多元线性回归，逐步回归，图表等形式进行数据分析。　　由以上方法可知，利用这一监测方式，可以解决大坝，由于受外界因素干扰，在某一时刻，它们之间最直接的相对关系（相对位移及扰度等）及它们相对于参考基准点的绝对

7、位移。分析它们各项因子对变形体影响的显著性，为水利部门提供最可靠的最直观的数据及分析资料。　　2、实例分析　　湖北省的隔河岩大坝，坝顶弧线全长653m，最大坝151m，于1997年底至1998年初安装、调试并运行成功了GPS自动监测系统。经实验及运行实践结果表明系统自动化程度高、数据可靠、监测精度高。该系统由数据采集、数据传输、数据处理三大部分组成。　　（1）数据采集。GPS数据采集分基准点和监测点两部分。隔河岩大坝外观变形GPS监测系统基准点为2个、监测点为5个。　　（2）数据传输。根据现场条件，GPS

8、数据传输采用有线（坝面监测点观测数据）和无线（基准点观测数据）相结合方法。　　（3）GPS数据处理、分析和管理。整个系统七台GPS接收机，在一年365天中，连续观测，并实时将观测资料传输到控制中心，进行处理、分析、贮存。系统反应时间（即从每台GPS接收机传输数据开始，至处理、分析、变形显示为止）小于10分钟，为此，建立了一个局域X，一个完善的软件管理、监控系统。整个系统全自动，应用广播星历1～2小时，GPS观测资料解算的监测点