GPS在水利工程中应用
GPS技术和GPS-RTK技术在水工环工作中的应用

GPS技术和GPS-RTK技术在水工环工作中的应用1. 引言1.1 GPS技术在水工环境中的应用GPS技术在水工环境中的应用还包括水文模型的构建和验证,海洋科学研究中的航行轨迹监测等。
通过GPS技术,科研人员可以实时监测船只或者浮标的位置,追踪海洋动态,探测海洋资源等。
GPS技术在水工环境中的应用不仅提高了工作效率,也提升了数据的准确性和可靠性,为水工环境领域的发展和研究带来了新的机遇和挑战。
1.2 GPS-RTK技术在水工环境中的应用GPS-RTK技术在水工环境中的应用极为广泛。
GPS-RTK技术是差分GPS技术的一种进化形式,它通过配备专用的接收器和基站,可以实现厘米级的定位精度。
在水工环境中,GPS-RTK技术被广泛运用于测量水体流速、水位、波浪高度等参数,以及监测水利工程的稳定性和安全性。
通过GPS-RTK技术,工程师们可以准确地测量并监测水利工程中的各项参数,从而及时发现问题并采取相应的措施。
GPS-RTK技术还可以在水文勘测、水资源管理和水利工程设计中发挥重要作用。
由于其高精度和实时性,GPS-RTK技术被认为是水工环境监测和管理中不可或缺的工具。
在未来,随着GPS技术的不断发展和完善,GPS-RTK技术在水工领域的应用将会进一步扩大,为水利工程的建设和管理提供更加有效的技术支持。
2. 正文2.1 GPS技术原理及特点GPS(Global Positioning System)是一种通过卫星定位技术来确定地理位置的全球导航系统。
其原理是利用在地球轨道上运行的几十颗GPS卫星发射精确的微波信号,接收器通过接收这些信号来确定自身的位置信息。
GPS系统具有以下特点:1. 全球覆盖:由于GPS卫星在全球范围内运行,因此可以在地球任何地方进行定位,无论是在陆地、海洋还是空中。
2. 高精度:GPS系统可以提供高度精确的位置信息,通常在数米到数厘米的误差范围内。
3. 实时性:GPS系统可以实时获取位置信息,使得用户可以及时了解自身位置并进行相应的行动。
水利测绘工程中GPS高程测量的应用

水利测绘工程中GPS高程测量的应用水利工程的地理条件困难,地形较复杂、交通不便利普遍。
但是,我国水准点稀缺,水准的测量线路较长,所以,我国高程测量极为困难,具有挑战性。
当前,GPS高程测量,实现了四等精度要求。
满足了水利工程的中、小形图图根精度要求。
由此来看,GPS高程测量推广意义重大。
本文主要针对GPS高程测量的概述、对GPS高程测量与传统高程测量进行比较、GPS高程测量技术在水利工程测量的应用进行简要分析,仅供参考。
标签:GPS高程测量;水利测绘一、对GPS高程测量的分析1、对GPS高程测量原理的分析利用GPS进行测量实质上是一种测距后方交会的测量方法,利用卫星数据可以确保每一颗卫星的具体位置,利用信号由卫星传到接收机的时间可以计算出卫星到接收机的距离,进而可以确定接收机的位置。
工作原理是:先直接测量所选测量区域内的所有GPS点的大地高,并通过水准测量方法对若干GPS点测出正常高,同时,采用平面拟合或者是曲面拟合进行高程拟合,最终得到所有GPS 高程异差,并通过计算算的测量区域的其他GPS点的正常高。
2、针对GPS测高方法的探讨GPS高程测量有几种方法,包括等值线图法,地球模型法,拟合法等。
其中针对等值线图法,确定点的正常高和正高时必须注意所采用的坐标系统,要通过相应坐标系统的大地高数据来对其正常高河正高进行计算,该方法的结果与等值线图的精确程度密不可分,所以,只有等值线图十分精确,该方法测量结果也就精确了。
地球模型法,由于我国的地理位置与环境的不同,适用于他国的地球模型法不太适合用于我国。
拟合法,其根本就是因为在范围小的区域中,高程异常具有一定的几何相关性这一原理,采用数学方法,求解正高、正常高或高程异常。
3、对GPS高程测量影响因素的分析天高线对其影响比较大,因为在使用三脚架的过程中,高度的经常变化导致一定要对天高线进行仔细测量及审核。
由于卫星分布的不均,也对GPS高程测量产生着误差,由于卫星的不可控制性,该误差是由GPS测量本质决定的,所以这种误差不可避免的。
GPS定位系统在水利工程中的方位指导作用

GPS定位系统在水利工程中的方位指导作用摘要:水利工程的建设离不开地理信息系统的精准支撑,而gps 技术是地理信息系统建模的基础,其对于水利工程具有准确的方位指导功能。
本文谈及gps技术概述及其在水利工程中的重要应用,为进一步开发gps在水利工程建设方面的作用提供参考。
关键词:gps;定位系统;水利工程;方位中图分类号:x22文献标识码:a1gps技术概述水利资源是大自然赋予人类的宝贵资源,而水利水电建设事业与其所处的地理环境密不可分[1]。
精确掌握工程地所处环境的地理信息,对水利水电工程建设的方位提供精准的信息支持和方位指导作用,以此来确保水利水电工程的高效性、科学性和安全性具有举足轻重的作用。
众所周知,工程在规划(搜集区域地形地貌等信息数据,结合地理信息系统分析数据,进而辅助工程的选址、布置及施工方案)、设计(利用地理信息系统建模,对大坝选址、建设进行计算机模拟,并对水库蓄水量、防洪能力和调水能力等指标进行反复可行性分析)、施工(利用三维功能构建工程立体模型以多角度显示工程的设计参数指导施工)及运行管理阶段(利用变形监测数据处理软件实时、动态监测以避免地质灾害的发生)无时无刻离不开地理信息系统,而该系统构建的基础就是全球定位系统(global positioning system ,gps)。
gps是无线式、被动导航系统,是美国国防部于1973 年所筹建的全球定位系统,至1994 年24颗卫星全部投入使用(由21颗卫星和3颗备用卫星所组成,均匀分布在6个轨道面上,距地面高度约20 000km,轨道面倾角为55°,轨道扁心率接近0,运行周期为12h,可以说在地球上任何时间和地点均可观测4~9颗卫星[2])。
gps以其连续、实时、高精度、全天候测量和自动化程度高[3]等优势广泛被水利水电等设计部门所青睐。
2gps在水利工程中的应用2.1动态水压监测大坝变形的外力通常源于水压,其对水库的安全构成隐患,因此对大坝变形进行精密、连续监测是后续项目管理的重要环节,而利用gps 技术对大坝进行测量可获悉令人满意的结果。
水利测绘工程中GPS高程测量的应用

水利测绘工程中GPS高程测量的应用
GPS高程测量技术是水利测绘工程中常用的一种技术,它通过对卫星信号的接收和计算,能够精确地测量出目标点的高程。
其在水利测绘工程中的应用广泛,主要包括以下方面:
一、水文测站高程的测定
水文测站作为水文学研究的基础,其高程的精确测定对于水文数据的收集和分析至关
重要。
利用GPS高程测量技术,可以实现对水文测站高程的快速、准确测量,避免了传统
测量方式中遇到的地形复杂、路途遥远等问题,提高了数据的可靠性和测量效率。
二、河道纵断面的建立
测算河道纵断面是水利工程建设中重要的工作,其精确性对于防洪排涝、航道规划等
方面有非常大的影响。
利用GPS高程测量技术,可以对河道两岸的地形高程进行快速的测量,通过处理数据可以自动生成河道纵断图。
这种方式不仅可以提高测量精度,还可以减
少测量的人力物力投入。
三、水库水位监测
水库水位的测量对于水利工程的管理和运行非常重要,传统的水位测量方法较为繁琐,且在山区和地形险峻的地区无法实现。
利用GPS技术可以在不受地形高低影响的情况下进
行水库水位的监测和测量,极大地提高了水位监测的效率和精度。
四、排涝工程的设计
排涝工程设计需要考虑周围地形高程的影响,而地形复杂的环境下要求的精度更高。
利用GPS高程测量技术可以快速测量出施工区域的地形高程,在提高设计精度的同时也减
少了施工期间的繁琐工作。
总之,GPS高程测量技术在水利测绘工程中的应用是广泛的,并且在测量效率和精度
方面都有很大的提升,为水利工程的设施和运行提供了可靠的数据支持。
谈GPS在水利工程测量中的应用

其次 , 通过一次测量所获取的资料信息可 以满足水利 工程规 划、 建设与管理 以及防洪决策等多项 工作 的需求 。 此外 , 再加上 G P S 技术测量效率高 、 精度高 、 劳动 强度小等优 点, 使其极大地 降低 了测量成本。
2 . 3 变形测 量
GP S在水 利测量 中存在 的 问题 与传统测量相 比 , G P S技 术可 以实现 实 时测量 , 并且 在测 量 4 尽管 G P S 在水利测量方面具有 巨大 的优点 , 并且 已经得 到广 时不需要设置复杂 的参考 网, 、 地物的影响 , 测量人 员的劳动强 度随之增 大 而增 大。而 G P S技术不受地形 、 气 候等条件 限制 , 特别是 无需 视 通等优势 , 可以实现短时间内对 大面积区域和不规则 复杂 区域 的 测量 , 从而满足水利测量的需要 , 降低测量人员的劳动强度 。 首先 , G P S技术能 够精确 定位 三维 坐标 , 并且 可将测 量 资料
对卫星工作状态的监控 , 改正卫星 的参 数 , 向卫 星发出指令 , 以保 3 . 4 证卫星的正常运行。而用户通过 G P S信号接收机接收 到信 号后 , 利用数据处理软件信号进行处理以达到导航定位及其他功能 。
工作 强度 小
当利用传统测量设备进行测量时 , 受到外界 的影响较 大。特
位系统转为 民用后 , 技术 已经被广 泛地应用于各个 领域 。在水利 测量工作效率 至少可提高 7 0 %以上。 工程测量 中与传统 测量技 术相 比, 具 有高效 率 、 低 成本 、 高 精度 、 3 . 2 测量精 度 高 工作强度小等优点 , 应用前景非常广 阔。但 目前 G P S在水利测 量 中也存在不少 问题 。 首先 , G P S技术可 以在不受任何天气 状况影 响下为用户提 供 高精度的三维定位 。经测量结果验证 , 利用 G P S静态定位技术 测
浅谈GPS在水利工程测量的应用

SO b KNOE & TE CHN0L0GY I ORM ATI N NF O
工 程 技 用
梁 彦 霞 ( 甘肃省 景泰 县水务局 甘肃 景泰 7 0 0 ) 3 4 0 摘 要 : 利 工 程 测量 中 的 高程 测 量 一 直 采 用传 统 的 高 程 施 测 手段 一 几 何 水 准 测量 方 法 。 方 法 虽然 精 度 较 高 , 实施 起 来 费时 费 力 , 水 此 但 作 业 效 率 低 。 S | 具 有 全 天 候 经 济 , 速 等 诸 多优 点 。 G s 量 过 程 中 , 果 能 经 过 适 当 的 处 理 方 法 使 浪 费掉 了的 高 程 信 息 满 足 需 GP  ̄ 量 快 在 P测 如 要, 则将 会 达 到 事 半 功 倍 的 效 果 , 其 用G s 高 来 代 替 四 等 以 下 几 何 水 准 测 量 将 逐 渐 应 用于 生 产 实 际 。 尤 P 测 关 键 词 : P 测 量 水 利 工程 G S 中 图分 类 号 : 9 TU 9 文献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 7 -3 9 ( 0 ) () 0 1 1 1 6 2 7 I2 1 l c一O 5 —0 o o
量的应用 。
2 P 1G S外 业 测 量 2. . 1 1选 点 由于 GPS 量 观 测 站 之 间 不 一 定 要 求 测
相互 通 视 , 且 网 的 图 形结 构 也 比较 灵活 , 而 所以 选 点工 作 比常 规 控 制 测 量 的 选 点 要 简 便 。 由于 点 位 的 选 择 对 于 保 证 观 测 工 作 但 的 顺 利 进 行 和 保 证 测 量 结 果 的 可 靠 性 有 着 重 要 的 意 义 。 以在 选 点 工 作 开 始 前 除 收 所 集 和 了解 有 关 测 区 的 地 理 情 况 和 原 有 测 量 控 制 点 分 布 及标 架 、 型 、 石 完 好 状 况 决 标 标 定其适宜 的点位 。 2. . 1 2观 测 工 作 ( ) 测 工作 依 据 的 主要 技 术指 标 。 1观 GPS观 测 与 常规 测 量 在 技 术要 求上 有很 大 差 别 , 城 市 及 工 程 GPS 制 在 作 业 中 应 按 对 控 有关技术指标执 行 。 () 线 安 置 。 2天 ①在 正 常点 位 , 线应 架 天 设 在 三 脚 架 上 , 安 置 在 标 志 中心 的 上 方 并 直 接 对 中 , 线 基 座 上 的 圆水 准 气 泡 必 须 天 整平 。 在特 殊 点 位 , ② 当天 线 需 要 安 置 在 三 角 点靓 标 的 观 测 台 或 回光 台 上 时 , 先 将 应 规标顶部拆除 , 防止对C s 号的遮挡 。 以 P信 ③天 线 的 定 向 标 志 线 应 指 向 正 北 , 顾 及 并 当地 磁 偏 角 的 影 响 , 减 弱 相 位 中 心 偏 差 以 的影响。 ④刮 风 天 气 安 置 天 线 时 , 将 天 线 应 进 行 三 方 向 固定 , 防 倒 地 碰 坏 。 以 ( ) 机 观 测 。 测 作 业 的 主 要 目的 是 3开 观 捕 获 GP S卫 星 信 号 , 对 其 进 行 跟 踪 、 理 并 处 和 量 测 , 获 得 所 需 要 的 定 位 信 息 和 观 测 以 数据 。 线 安 置 完 成 后 , 离开 天 线 适 当 位 天 在
GPS技术在水利工程测量中的应用研究

量 中的应用 ,主要 包括 G S[ P P 业测量 ,G S 网 f 和实时 动态测 量方法 应用 。分析得 出在 以后 的水 利。 程测量 中 ,G s " P布 : 作 l : P 测量技 术将不 断 提高 了我 们测绘 成果 的质量 ,为我 们赢得 了 良好 的社会 和经 济效益 。
关 键词 G S T P ;R K;水利 1 程测量 j
22 RT . K技 术 的优 点
2 R K 术在 水 利测 量 中的应 用 T技
21 实时动态定位 (H K) . T 技术 简介 1 )实时动态定位 ( T R K)技术简介。实时动态定位 ( T R K)技术是 种实时差分G S( T G S) 术, 目前是G S 量技术 的一个主线 , P RDP 技 P测 以载波相位观测值 为根据 ,属于测量方面的新突破,在水利 1 = 程测量 中 有着广阔的应用前景 。现 阶段 ,由于数据处理技术 的落后 ,静态定位和 准动态定位等定位模 式不 能实时解算 出定位结果 ,并且无法审核观测数 据 ,如此一来 , 不能保证所观测数据的质量 ,以致出现 由于检测的数 便 据质量低造成返工 ,重测 ,从而加大工程量 ,加重了T程 的负担 。所以 通过延长观测时间这一方法来保证测量数据的质 量 、 可靠性 ,这样一来 就降低 了G S I P  ̄ 量的工作效率 。R K ] T 系统 是由基准站和流动站两方面构 成的 ,为保证实时动态测量 ,需建立无线数据通讯。建立无限数据通讯 的原理是以点位精度较高 的首级控制点作为基本点 ,以一 台接收机布置 在流动站作 为参考站 , 对卫 星进行不断进行观测 ,流动站 上的接收机在 接收卫星信号的时候 , 通过无线 电传输设备接收基准站上获得 的观测数
中 图分 类 号 T P
GPS-RTK测量技术在水利工程测绘中的应用

GPS-RTK测量技术在水利工程测绘中的应用
GPS-RTK测量技术是一种基于全球定位系统(GPS)原理的精密测量技术,其应用广泛,包括在水利工程测绘中。
在水利工程测绘中,GPS-RTK测量技术可用于测量地形、水位、河道变形、水库变形
等方面。
其主要应用包括以下几个方面:
1. 水位测量:GPS-RTK测量技术可以实时获取水位数据,无需人工巡视,大大提高了测量效率和准确性。
通过多个GPS接收器的同时观测,可以实现对水位的连续监测和记录,以及对水位变化的分析,为水库调度和洪水预警提供可靠的数据支持。
2. 河道变形测量:GPS-RTK测量技术可用于监测河道的变形和河床演变情况。
通过设置多个GPS接收器,可实时监测并记录河道的三维形状,包括河道宽度、深度、河底高程
等参数,为河道治理和水工结构设计提供可靠的数据依据。
GPS-RTK测量技术在水利工程测绘中的应用十分广泛,可以实时监测并记录各类水利
工程中的重要参数和变形情况,为工程设计、维护和管理提供可靠的数据支持,提高了工
程的准确性和安全性。
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浅谈GPS在水利工程中的应用
摘要:本文结合笔者多年的工作实践,对gps系统的发展和工作原理进行了概述,并对gps在水利工程中的应用,包括在大坝变形监测、滑坡监测、截流施工、水下地形测量的应用以及静态gps测量系统的施工控制测量等进行了深入地分析,以期为相关工作者提供借鉴。
关键词:gps水利工程监测静态gps应用
中图分类号:tv 文献标识码:a 文章编号:
1、gps系统
1.1 系统简介
gps(全球定位系统)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统,是具有全球性。
全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全天候性优势的导航定位、定时、测速系统。
利用该系统,用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速;另外用户还可以进行高精度的时间传递和精密定位其由24颗分布于不同轨道的gps卫星和3颗有源备份卫星的空间部分、地面控制系统和用户设备部分构成,全球覆盖率高达98%。
1.2 gps的组成
整个gps定位系统由三个部分组成:①由gps卫星组成的空中部分,这24颗gps卫星分布在6个倾角为55度、高度约为20200km 的高空轨道上绕地球运行。
卫星的运行周期约12恒星时,可保证
在全球的任何位置、任何时间同时观测到4颗以上卫星;②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,获取卫星数据以及将卫星星历注入卫星的存贮系统等;③用户设备,主要是gps接收机(移动站、基准站等)、数据处理软件及相应应用户设备。
接收机采用空间距离交会的方式,接受卫星发来的信号,经过数据处理解算出基线向量以及点位坐标。
1.3系统原理
gps导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离,然后综合多颗卫星的数据对接受机的具体位置进行定位。
为了实现这个目标,从卫星星历中查出卫星的位置。
而通过记录卫星信号传播到用户所用的时间,然后乘以光速就可以得到用户到卫星的距离,通过用户的三维坐标x、y、z和卫星与接收机之间的时间差,利用至少4颗卫星不断发送的导航电文解出4个未知数,从而确定用户的具体位置。
1.4 系统特点
1.3.1 观测时间短
gps系统在不断升级改造中,软件在不断更新,目前,20km以内相对静态定位,只需要15-20分钟,快速静态相对定位测量时,流动站观测时间仅仅为1-2分钟,每站观测只需几秒钟,而且可随时定位。
1.3.2 定位精度高
近几年的gps使用情况统计结果表明,gps相对定位精度在
1000km可达10-9,100-500km可达10-7, 50km以内可达10-6。
在300-1500m工程精密定位中,一小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于1mm,与me-5000电磁波测距仪测定的编程相比,其边长较差最大为0.5mm,校差中误差为0.3mm。
2、gps在水利工程中的应用与分析
2.1 大坝变形监测
大坝变形监测是水利工程中大坝运行情况的重要监测量,由于大坝变形监测具有可靠直观的特性,其已经作为国内外普遍采用的最主要监测量。
目前的水平位移监测自动化采用的主要方法(如真空激光准直法、引张线法、垂线法等)中不是由于出现意外人为因素或材料的原因导致测量精度无法保证,就是由于测量方法所需的条件比较苛刻。
利用gps技术解决这个问题比较简单,而且大大降低了劳动强度,提高了工作效率。
下面以黄河小浪底水利枢纽工程中gps的应用为例,对gps在大坝变形检测方面做一个介绍。
黄河小浪底水利枢纽工程由发电设施、泄洪系统和拦河大坝三大部分组成。
大坝的最大坝高为154m,坝底宽864m,坝顶长1667m,为壤土斜心墙堆石坝。
采用gps与常规测量相结合的方法测定各测点的垂直位移和水平位移,从而对大坝的变形情况进行监测。
在进行常规观测的同时,与使用gps接收机对大坝的各个测点的同步观测数据相比,结果表明,两种
的变形趋势是一样的,符合实际情况。
而常规监测耗时耗力,gps 则实现了自动采集数据,大大提高了测量效率,节省了开支。
2.2 滑坡监测
水利工程中,在进行滑坡监测时,要求出监测点的相对位移量,而监测点的相对位移量可以通过测量监测点的大地高的精确变化
来得知,这样就能正确反映滑坡的变形状况。
正常高是地面点沿垂线方向到似大地水准面的距离,大地高是地面点沿参考椭球面法线到参考椭球面的距离。
利用gps可以精确测量出测定测点在wgs-84坐标系中的大地高,然后利用gps测得的大地高与我国常用的正常高之间的差值,得出工程测量中需要的正常高,从而实现了滑坡监测。
2.3 截流施工
水下地形测量和施工控制测量是截流施工中需要进行的工作。
截流的工期一般都比较紧张,而围堰进占过程中出现的水深、落差大、流速快等情况给水下地形测量带来了诸多麻烦,直接影响着截流工期。
在过去进行截流施工时,由于采用传统的测量作业方式,出现速度慢、人工采集数据费时、时间不足、工作量大等问题。
采用gps 技术对施工控制中的水下地形测量和围堰控制测量,不仅能及时提供生产施工所需的地形数据如施工部位的水下地形图,还确保了施工测量的简单有效,保证了施工的顺利进行。
2.3.1 用实时差分法测量系统实施水下地形测量
在水利工程尤其是大型水坝的围堰回填和导流明渠水下开挖等
项目施工中,应用gps对水下地形进行测量,大大提升了工作效率,使截留施工得以顺利进行。
对水下地下地形测量时,过程简单:确定测图比例和范围;将范围输入计算机;设置基准站,处理好gps天线等各种线缆;打开gps 接收器,gps接收器上便可自动采集定位数据和水深;用相关处理软件处理数据。
2.3.2 静态gps测量系统的施工控制测量
测量gps控制网按选点、埋标、观测、平差计算的过程。
选点要着重考虑控制点能够使施工放样简单方便,然后是尽量构成等边三角形,提高测量精度。
点与点能否互相看到的问题可以不必考虑。
对施工位置的控制点和观测点进行合理划分,适当位置安装激光指向仪,以便夜晚施工。
用gps进行测量时,只需将接收机放置在控制点,定时对各组数据进行汇总、分析,将观测数据输入特定的数据处理软件进行相关解算,从而实现对施工控制测量。
3、结语
随着现代科学技术的不断发展,gps的性能和测量精度得到进一步提升,而gps的建设成本逐渐降低,相信高精度、自动化的gps 将在不久的将来在水利工程中得到有效充分的应用,极大的方便水利工程建设。