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[摘　要] 　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gps(global positioning system) 以其连续、实时、高精度、全天候测量和自动化程度高等优点,在工程及灾害监测中的应用越来越广泛。然而,目前gps 在水利工程方面的应用也存在不足和局限性。首先对gps 技术用于水利工程的现状及其特点进行总结,然后对目前gps用于水利工程及变形监测的模式、数据处理方法及其存在的问题作一一介绍和分析,最后探讨gps 技术的发展趋势。

[关键词] 　gps;水利工程;应用现状;发展趋势

[中图分类号] 　tp39 　　[文献标识码] 　a 　　[文章编号] 　1006 - 7175(2006) 09 - 0643 - 03

水利工程因为其污染小、经济效益显著,所以在国家的经济建设中起着举足轻重的作用。从小丰满、小浪底、葛洲坝到现在举世瞩目的三峡工程无一不为国家的经济建设、人民的日常生活提供了坚强有力地保证。但是其设计要求高、施工难度大,同时因为规模巨大,因此对原有的自然环境也会造成一些影响。在这些因素的影响下,如何确保工程安全高效施工和运营,是水利工作者首先要考虑的重大问题之一。测量的技术和方法是为设计提供准确数据、高精度的放样以保证施工质量、竣工的验收以及运营后的变形监测和环境监测的重要手段之一,下面就测量新技术gps 做一综述,以供同行参考。

1 　全球定位系统

在早期的水利工程中为工程提供设计依据和变形监测等的主要技术手段是传统的测量仪器和方法,即经纬仪、水准仪、测距仪等仪器利用三角网、导线、交会、几何水准等方法来获取数据。这些仪器设备在某些困难地区很难达到理想的精度且工作效率低下,而全球定位系统(gps) 的产生和应用为水利工程的兴建提供及时准确的测量数据和信息、提高工作效率提供了有力的保证,而且也为运营中的水利建筑物的适时安全监测提供了可能性。
gps 由3 部分组成: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20 200 km的高空中,运行周期约为12 h ,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;地面监控部分由监测站、主控站和注入站组成,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;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。整个系统具有全球性、全天候、高精度、测站间不需通视等特点。全球定位系统的应用给测量工作带来了一场革命性的变革。

2 　gps 在水利工程中的应用

水利工程从设计阶段到施工建设及竣工验收一直到安全运营监测和环境监测等均需要及时准确的高精度测量数据为其提供各方面的信息,从以往传统的测量方式来看: ①在一些特殊的困难地区传统的测量仪器和方法难以保证数据的必要精度; ②因为传统的仪器和方法大部分都是人工作业模式,所以既效率低下,而且当需要了解水利工程的实时变化情况时,比如当大坝在超水位蓄洪期间的变形检测,这也是传统仪器和方法无法解决的问题。gps 的出现和应用使这些问题迎刃而解。

水利工程的设计阶段首先需要利用现势性很好的地形图来确定坝址的具体位置(当然还需要综合考虑水文地质等各方面综合因素,但本文仅从测绘方面加以论述,以下相同。) 以及汇水面积。因水利工程大多处在地形复杂、高差变化比较大的困难地区,如采用传统的三角测量或导线测量的方式进行控制测量,要想达到规定的精度需花费大量的人力、物力和财力,而目前经典的gps 静态测量模式的测量精度可达10 - 6精度,若增加观测时间或采用精密星历或精密结算软件观测精度还会继续提高。这样的精度完全可以满足水利工程控制测量的需要,但是试验表明gps 的工作效率却远远高于传统的测量模式。碎部测量若采用目前最新的gps rtk(载波相位实时动态差分定位) 技术工作效率还可进一步提高。

gps在水利工程中最