GPS跨河水准测量原理及实际应用
GPS跨河水准测量的理论与实践
GPS定位技术运用于跨河水准测量的理论与实践目录第一节： GPS 定位技术运用于跨河水准测量的理论依据 (1)第二节 GPS 定位技术运用于跨河水准测量的适用范围 (5)第三节 GPS 定位技术运用于跨河水准测量的布点要求 (5)第四节 GPS 技术运用于跨河水准测量中GPS 观测及数据处理 (7)第五节 GPS 定位技术运用于淮扬镇新建铁路项目跨河水准测量 (9)第一节：GPS 定位技术运用于跨河水准测量的理论依据1GPS大地高，水准测量的正常高，高程异常GPS 测量是以 WGS-84 椭球面为基准,在WGS-84 地心坐标系中进行的,所提供的高程为相对于 WGS-84 椭球的大地高 ,遗憾的是相对于 WGS-84 椭球的 GPS大地高是没有物理意义的,只是一个假定的高程系统,而实际工程应用中采用的是以似大地水准面为基准的正常高系统。
所以 ,在实际应用中一般要将 GPS 大地高转化为目前我国使用的正常高(我国现有的高程资料基本属于黄海 56 高程系或 85 高程系 )。
进行 GPS 高程转换要考虑 WGS-84 椭球和本地参考椭球的差异以及大地水准面和似大地水准面相对本地参考椭球的高差 ,即大地水准面高和高程异常。
大地高、正常高和高程异常之间有如下关系 :ξH G=H N+其中 ,HG 为大地高 ;HN 为正常高 ; ξ为高程异常，高程异常，即同一测站点以 WGS-84 为基准的 GPS大地高与以似大地水准面为基准的正常高之间的高程异常。
其几何关系见下图⒉高程异常变化值，高程异常变化率高程异常变化值：当测区中某一个点 A 既用 GPS 定位技术测得其GPS大地高 HGA ，又用常规高程测量方法测得其正常高 HNA, 我们就可以求出 A 点的高程异常值；ξA=H GA-H NA同样，当测区中某一个点 B 既用 GPS 定位技术测得其 GPS 大地高 HGB，又用常规高程测量方法测得其正常高 HNB, 我们就可以求出 B 点的高程异常 值。
GPS技术在水利控制测量中的应用
GPS技术在水利控制测量中的应用随着科技的不断进步，全球定位系统（GPS）技术已经在各个领域得到了广泛的应用，其中包括水利控制测量领域。
GPS技术的高精度定位和测量能力，使得其在水利工程中有着重要的作用，为水资源的合理利用和水利工程的构建提供了重要的技术支持。
本文将从GPS技术在水利控制测量中的应用进行详细介绍。
一、GPS技术概述GPS是由美国国防部研制并维护的全球卫星定位系统。
它由24颗卫星组成，这些卫星朝地球轨道以完美地时间和空间分布的方式飞行。
GPS技术通过对接收卫星信号的时间进行测量，并结合卫星的位置和运动信息，计算出接收点的经纬度、高程和时间信息，从而实现对接收点的定位。
由于GPS技术具有高精度、全天候、全地区覆盖等特点，因此被广泛应用于测量、导航、地图制作等领域。
1.水文测验水文测验是水文学中的重要研究内容，主要是通过采集水文数据来研究水文现象的规律和特点。
GPS技术可以准确测量出地表水文特征的位置坐标，包括水文站点、河流、湖泊等地理要素的空间位置和高程信息。
通过对这些数据的采集和分析，可以更加全面地了解地表水文状况，为水资源的评估和管理提供科学依据。
2.水文调查水文调查是水利工程建设的前期工作之一，主要是通过对水文地质、水文气候等方面的调查，来确定水利工程的选址和规划。
利用GPS技术，可以准确测量和记录出水文调查点的地理位置、高程和时间信息，为水文调查提供了更加精准的数据支持。
这些数据可以帮助工程师更全面地了解工程建设地区的水文情况，为工程的选址和规划提供重要参考。
3.水资源管理水资源管理是指对水资源进行计划、调配、合理利用和保护的活动。
GPS技术可以实现对水资源的精准测量和监测，包括水源地、水库、河流等水文要素的空间位置和高程信息。
通过对这些水文要素进行实时监测和跟踪，可以更好地了解水资源的分布和变化情况，为水资源的合理利用和保护提供科学依据。
4.防洪工程防洪工程是水利工程中的重要内容，主要是为了预防和减轻洪灾对人类生活和财产的危害。
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一、GPS-RTK测量技术的原理和特点GPS-RTK（全球定位系统-实时动态精密定位技术）是一种利用卫星导航系统进行高精度动态定位的技术。
它主要包括两个部分，一个是GPS系统，另一个是RTK技术。
GPS系统是由一系列卫星组成的，这些卫星轨道分布在地球周围，通过GPS接收机接收卫星信号可以确定接收机所在的位置。
RTK技术是一种相对定位技术，通过两个或多个接收机接收同一颗卫星的信号，利用其相位差来计算接收机之间的相对位置，以实现高精度的动态定位。
GPS-RTK测量技术具有定位精度高、实时性强、操作简便等特点，适用于各种复杂环境下的测量工作。
地形测量是水利工程测绘的重要内容之一，它主要用于获取地形地貌的数据信息，为水利工程的规划设计、施工实施提供基础数据。
传统的地形测量大多采用全站仪、水准仪等设备进行，虽然可以满足一般要求，但是在时间成本、精度要求等方面存在一定的不足。
而利用GPS-RTK测量技术进行地形测量，则可以充分利用其高精度、实时性等优势，提高测量效率和数据精度。
通过GPS-RTK测量技术获取的地形数据可以直接应用于地形模拟、三维地图制作等工作，为水利工程的规划设计提供可靠的数据支持。
堤坝作为水利工程中的重要构筑物，其变形监测是保证工程安全稳定的关键环节。
传统的堤坝变形监测主要依靠测量点设置、定期测量等方式进行，存在监测周期长、数据及时性差等问题。
而利用GPS-RTK测量技术进行堤坝变形监测，则可以实现对堤坝变形的实时监测。
通过设置GPS-RTK接收机在堤坝上，可以实时获取堤坝的变形情况，将数据传输到监测中心进行分析处理，及时发现并处理堤坝的安全隐患。
水利工程施工监测是保证工程施工质量的重要环节，传统的施工监测主要采用全站仪、水准仪等设备进行。
利用GPS-RTK测量技术进行施工监测，则可以提高监测效率和监测精度。
通过在施工现场设置GPS-RTK接收机，可以实时获取施工机械的位置、姿态等信息，为施工过程中的测量和控制提供了方便和可靠的技术手段。
GPS高程测量及在水利测绘工程中的应用
GPS高程测量及在水利测绘工程中的应用GPS高程测量是通过利用全球定位系统（GPS）获取地面点的高程信息。
在水利测绘工程中，GPS高程测量具有很大的应用价值。
本文将介绍GPS高程测量的原理、方法和在水利测绘工程中的应用。
一、GPS高程测量原理GPS高程测量是通过测量卫星与接收机之间的距离来计算地面点的高程。
GPS系统的卫星发射信号会在大气层中发生延迟，接收机收到的信号时间与卫星发射的时间之差可以用来计算卫星与接收机之间的距离。
通过收集多颗卫星的数据，就可以计算得到地面点的三维坐标和高程信息。
1.单点定位方法单点定位方法是基本的GPS高程测量方法。
通过收集一组卫星数据，利用接收机自身内置的算法，可计算得到地面点的高程。
这种方法的优点是简单、快速，适用于测量点数量较少、测量精度要求不高的场合。
2.差分GPS方法差分GPS方法是通过与一个已知坐标的控制点进行时差差分，提高测量精度的方法。
在实际测量中，可以设置一个已知高程的控制点，通过与控制点进行差分运算，可以消除大气延迟、钟差等误差，提高测量精度。
3.RTK（实时动态定位）方法RTK方法是一种实时动态定位方法，可以提供高精度的GPS高程测量结果。
该方法需要至少一个移动接收机和一个基准站接收机配合使用，移动接收机在测量过程中可以实时获取基准站的高程信息，并进行实时差分计算，从而得到高精度的测量结果。
1.水位测量水位测量是水利测绘工程中重要的工作之一。
传统的水位测量方法通常需要人工在水面上放置水位计，并进行手动测量。
而使用GPS高程测量技术可以实现自动化的水位测量，只需要在固定点安装GPS接收机，就可以实时获取水位高程信息。
GPS高程测量在水利测绘工程中具有广泛的应用前景。
它可以提高测量效率，降低测量成本，同时还可以提供高精度的测量结果。
随着GPS技术的不断发展和普及，相信GPS高程测量在水利测绘工程中的应用将会越来越广泛。
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随着科技的不断发展，全球定位系统（GPS）已经成为现代测量技术中不可或缺的工具。
而实时动态定位技术（RTK）则进一步提高了测量的精度和效率。
这项技术在水利工程测绘中的应用更是发挥了重要的作用。
本文将探讨GPS-RTK测量技术在水利工程测绘中的具体应用和优势。
一、GPS-RTK测量技术的基本原理GPS-RTK测量技术是利用全球定位系统（GPS）和实时动态定位技术（RTK）相结合，通过接收卫星信号并实时校正，达到高精度的测量目的。
GPS系统由24颗卫星组成，这些卫星以不同的轨道在地球上空呈规律性地分布。
通过接收这些卫星发射的无线电信号，接收机可以确定自己的位置和时间，并计算出所需的测量数据。
而RTK技术则通过在地面上设置一个或多个固定的基站，通过连续的信号校正来提高测量的精度。
1. 水文测量水文测量是水利工程中的一项重要任务，通常包括水位测量、流速测量、水质监测等。
利用GPS-RTK测量技术，可以实现对水流速度、水位高度等数据的实时监测和测量，为水文模型的建立和水资源的合理利用提供可靠的数据支持。
2. 水利工程建设在水利工程的规划、设计和建设过程中，需要进行大量的地形测绘和土地利用调查。
利用GPS-RTK测量技术，可以快速、准确地获取地形数据、地貌特征和土地利用状况，为水利工程的设计和建设提供精准的地理信息支持。
4. 灌溉管理灌溉是水利工程的重要组成部分，利用GPS-RTK测量技术可以实现对农田的精准测绘和土壤湿度监测，为灌溉管理和农作物生长提供科学的数据支持，实现农田水利的合理利用和节约。
1. 高精度GPS-RTK测量技术可以实现毫米级甚至亚厘米级的高精度测量，远远超过传统的测量方法，为水利工程提供了更准确的地理信息支持。
2. 实时性GPS-RTK测量技术可以实现实时动态定位和实时数据监测，为水利工程的设计、建设和维护提供了实时的监测和控制手段。
3. 高效性GPS-RTK测量技术可以实现快速、准确的数据获取和处理，大大提高了水利工程测绘的效率，节约了人力和物力成本。
水利测绘工程中GPS高程测量的应用
水利测绘工程中GPS高程测量的应用引言水利测绘工程是指利用测绘技术对水资源、水利工程以及相关地理信息进行测绘、监测和管理的工程。
在水利测绘工程中，GPS（Global Positioning System）是一项非常重要的测量工具，尤其在高程测量中有着广泛的应用。
本文将介绍GPS在水利测绘工程中高程测量的应用及意义。
一、GPS技术在水利测绘工程中的应用概述GPS是一种利用卫星信号测量位置信息的技术，它可以实现全球范围内的位置定位和时间测量。
在水利测绘工程中，GPS可以用于进行面积测量、边界测量、高程测量等多个方面的应用。
高程测量是水利测绘工程中GPS技术的一个重要应用领域。
目前，GPS技术在水利测绘工程中的应用已经非常普遍，它可以提高测量效率、减少人力成本、提高数据精度等多个方面的优势。
尤其是在高程测量领域，GPS技术的应用对于水利测绘工程具有非常重要的意义。
二、GPS技术在水利测绘工程中高程测量的应用1. 河流、湖泊等水体高程测量在水利工程中，河流、湖泊的高程测量是非常重要的工作，它直接影响着水位控制、排洪排涝、水资源管理等多个方面。
传统的水体高程测量需要使用水准仪等设备，需要大量的人力物力，并且受到天气、地形等因素的限制。
而采用GPS技术进行水体高程测量，可以大大提高测量效率和数据精度。
GPS技术可以通过接收卫星信号来测量水体的高程信息，不受地理环境限制，可以在任何时间、任何地点进行测量，并且可以实现高程信息的全球定位，极大地方便了水利测绘工程的高程测量工作。
2. 水利工程建设中的高程控制在水利工程的规划、设计、施工等各个阶段，高程控制是非常关键的一步。
传统的高程控制需要使用水准仪、水准网等设备进行测量，耗时耗力，并且受到地理环境的限制。
3. 土地利用规划中的高程测量在水利测绘工程中，土地利用规划是一个重要的环节。
土地利用规划需要对土地的高程、坡度等多个方面进行测量，以便更好地制定土地利用规划方案。
水利测绘工程中GPS高程测量的应用
水利测绘工程中GPS高程测量的应用随着科技的不断发展，GPS技术在水利测绘领域中的应用越来越广泛，其中GPS高程测量在水利测绘工程中占据重要地位。
本文将从GPS高程测量的基本原理、测量方法、应用前景等方面进行阐述。
一、GPS高程测量的基本原理GPS高程测量是利用GPS卫星回传的信号精确计算出测站相对于椭球面的高程差，利用参考水准面高程代替瞬时GPS高程，实现高程测量的方法。
GPS高程测量的基本原理是通过测量GPS接收机与卫星之间的距离，进而计算出测站到海平面的高程差。
在进行GPS 高程测量时，需要选择高精度的接收机和天线，保证数据的精度和可靠性。
GPS高程测量主要采用以下两种方法：1. 静态定位法静态定位法是指通过GPS接收机在观测时间内静止不动，同时接收多颗卫星的信号数据以求解测站的高程。
这种方法适用于大平原、山地和平原交错区、岛屿和浅海等地区，具有比较灵活的观测方法和较高的精度。
2. 动态测量法动态测量法是指通过GPS接收机在移动的过程中，以动态方式接收多颗卫星的信号数据，通过计算动态过程中接收机与卫星之间的距离来精确求解测站的高程。
这种方法适合在交通繁忙的城市、高山峡谷、林区等复杂地形等场合进行高程测量，虽然观测方式相对于静态定位法更加复杂，但是相对精度更高。
1. 水文测量通过GPS高程测量方法可对水文测量的精度和准确度进行提升，对水位标高、水量流量等重要参数的准确测量和评估提供了可靠的数据和支持，为对水资源的保护和管理提供了强有力的支持。
2. 地质灾害监测随着城市化进程的加速和经济快速发展，地质灾害问题日益凸显。
GPS高程测量可以实现对地质灾害监测的全面覆盖和精确度提升，及时发现和预警灾害风险，为灾害调查和评估提供更加准确的数据和更及时的支持。
3. 河道检测河道的渠道规划、地形测量和地貌检测对高程测量的精度要求较高，使用GPS高程测量可以实现对河道地势的准确评定和流域资料的完善，为水利工程、防洪治理和建筑施工等领域提供更加精确可靠的数据支持。
GPS高程测量及在水利测绘工程中的应用
GPS高程测量及在水利测绘工程中的应用GPS高程测量是基于全球定位系统（GPS）原理进行的高程测量工作，可以准确快捷地确定点的三维坐标信息，对于水利测绘工程具有重要的应用价值。
本文主要介绍了GPS高程测量的原理及其在水利测绘工程中的应用。
GPS高程测量原理是利用GPS接收机接收卫星信号，并通过解算测量数据得到高程信息。
GPS接收机通过接收多颗卫星发出的信号，利用测站和卫星的测距数据，通过三角测量的原理计算出测站的三维坐标，其中包括高程坐标。
1. 水利测绘控制网的建立：GPS高程测量可以实时获取测站的高程信息，用于建立水利测绘控制网的高程控制点。
通过高程控制点的建立，可以为水利工程的设计、施工提供准确的高程控制参考。
2. 水库水文监测：GPS高程测量可以用于水库水位的实时监测。
通过安装GPS接收机于水库的指定位置，可以实时获取水库水位的高程信息，从而掌握水库的水文变化情况，为水库的管理和调度提供必要的数据支持。
3. 水利工程变形监测：对于大型水利工程来说，变形监测是非常重要的。
GPS高程测量可以用于水利工程的变形监测工作。
通过定期对水利工程的关键部位进行GPS高程测量，可以掌握工程的变形情况，及时发现异常情况，并采取相应的措施进行修复或加固。
4. 水道航标测量：在水利测绘工程中，对于水道航标的位置和高程的测量是必要的。
GPS高程测量可以用于水道航标的高程测量，通过测量航标的高程，可以确保航标在水道中的位置和高程是准确的，从而保证船只的正常通航。
GPS高程测量在水利测绘工程中具有重要的应用价值。
通过GPS高程测量可以建立水利测绘控制网、进行水库水文监测、实施水利工程变形监测以及进行水道航标测量等工作，为水利工程的设计、施工和管理提供准确的高程数据支持。
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３ ． ２方案设计
（ １ ） 网形 优 化 设 计
ห้องสมุดไป่ตู้
式中： 日 。 广 Ａ、 Ｂ方 向的高程异常变化率， 单位为米每千 米（ ｍ ／ ｋ ｍ） ； 厂 Ａ、 Ｂ点间的平距 ， 单位 为千米 （ ｋ ｍ） ； △ 。 ｒ —Ａ 、 Ｂ点间的大地 高高差 ， 单位为米 （ ｍ） ； 厂－ Ａ、 Ｂ点间的正 常高高差 ， 单位为米 （ ｍ） 。 ２ ． ２数学模型
得到 Ａ、 Ｂ点方 向上的高程 异常变化率 ， 从而求取 Ａ、 Ｂ点间 的正常高高差 。 该方法是一种纯几何线性拟合内插 的方法 ， 进行 内插 时未考虑大地水准面的起 伏变化“ ， 对测量区域及
测 量 点布 设 有 所 要 求 。
２ ＧＰ Ｓ跨 河水准测量 原理
２ ． １ 高程异常变化率 Ｇ Ｐ Ｓ 测 得的是大地高 （ Ｈ ） ， 基准面为 ＷＧＳ ． ８ ４椭球
跨河水准测量法， 最 大跨 距 可 达 ３ ５ ０ ０ ｍ， 受 环境 、 地 形影 响很
可得 ：
ＡＨ￣＝ Ａ 一 ６ １ ， ￣ ｓ・ 日 （ ３ ）
展开 （ ３ ） 式得 ：
ＡＨ￣ Ａ ｓ ＝（ Ｈａ ｓ 一 月 ） 一 ・ （ ４ ）
式中： Ｈ 、
） ， 基 准 面 为似 大 地 水 准
跨江处江面宽 ２ ． ３ ｋ ｍ， 跨距较大， 全天两岸湿度 在 ６ ０ ％
以上 ， 全 站 仪 测 距 困难 ， 而 且 两岸 地 势 平 缓 ， 地貌类似， 所 以 考虑采用 Ｇ Ｐ Ｓ跨 河水 准 测 量 。
其中： 沩 该处 ＷＧ Ｓ － ８ ４椭 球 面 与 似 大 地 水 准 面 之 间 的 差距， 即高 程 异 常 。 那 么 Ａ、 Ｂ 点 间 的高 程 异 常 变 化 率 定 义 为 ：
何 亚军
表 ４ 辅 线 跨 河 点 高 差 计 算
跨 河 主 线 第 １时 段
起 点点号 大地 高 Ｌ （ 大地 高 正常高高差 高程异常变化 高程异常变化 ｍ） 终 点 点 号 大 地 高 Ｌ （ ｍ） 高差 ｄ Ｌ （ 平距（ ｋ ｍ） ｄ Ｌ ． ｄ ｈ （ ｍ） ｍ） ｄ ｈ （ ｍ） 室（ ｍ／ ｋ ｍ） 率 均 值
面； 水准 仪 测 得 的 是正 常高 （ 面， 两 者有 如 下 关系 ：
日 ： ＝ ＋ ’ （ １ ）
３ Ｇ Ｐ Ｓ 跨河 水准 测量实例 应用
３ ． １ 工 程 概 况
钱塘江通道北接沪杭高速公路 ， 跨沪杭铁路、 杭浦 高速 ，
在盐官西 ２ ． ５ ｋ ｍ 处 设过 江 隧 道 穿 越 钱 塘 江 ，过 江 隧道 长 约 ３ ． ８ ｋ ｍ， 是 钱 江 通 道 的主 要 控 制 工 程 。
为提 高可靠性 ， 本次 Ｇ Ｐ Ｓ 跨河水准测量采用主、 辅线 的 模式， 主、 辅线跨河点间大地高高差采用 ＧＰ Ｓ测量模式 ， 两
咸 水准 闭合 环 ，
］ Ｐ Ｓ网形 示 意 图
见图 １ ，
铁 道 勘 测 与 设 计
１ ０ １ ３ （ ５ ）＿
Ｇ Ｐ Ｓ跨 河 水 准 测 量 原 理及 实 际 应用
Ｇ Ｐ Ｓ跨 河 水 准 测 量 原 理 及 实 际 应 用 何 亚 军
Ｇ Ｐ Ｓ跨河水准测量原理及实际应用
何 亚 军
（ 中铁第 四勘察设计院集 团有限公司工勘院 【 摘 武汉 ４ ３ ０ ０ ０ ０ ） 要】 通过钱塘 江过江隧道跨 河水准测量实际案例 ， 利用 Ｇ Ｐ Ｓ 技术测定 两岸点间大地 高结合水准测量拟合 出跨河点间
工程需要得两点间的正常高高差 ， 而 由上面（ １ ） 式和 （ ２ ）
ｌ刖 舌
目前精密水准测量 ， 当水准线路跨越江 、 河、 海湾时， 一 般采用水准绕行通过或者采用三角 高程方法取得两 点间高 差， 绕行通过大桥 的方法极大的增加 了工作量且精度和可靠 度下降 ， 采 用三角高程的方法 受跨距 、 测量环境及地形影响 较大（ 全站仪测距在大跨距时精度下降或无法作业 ； 一般河、 海、 海湾湿 度大， 全站 仪在湿度很大 的情况下测量可靠性很 低或完全不能作业； 白天强光下不能作业： 两 点间不通视不 能作业） 。 随着 Ｇ Ｐ Ｓ的普及 ， 针对 以上两种方法的弊端， 采用 ＧＰ Ｓ
（ ｍ） 。
分别为 Ａ、Ｂ 点的大地高，单位 为米
由（ ４ ） 式 可 以看 出： Ａ、 Ｂ点 的大 地 高和 Ａ、 Ｂ点 间平 距 可
以由 Ｇ Ｐ Ｓ测量得到 ， 只要得到 Ａ、 Ｂ点的高程异 常变化率就 可 以计算出我们 需要 的 Ａ、 Ｂ点间的正常高高差 ， 现在 的问 题就转化 成 Ａ、 Ｂ点间的高程异 常变化率 的求取 。 而在大地 水准面比较光滑 的地 区， 如平原地区、 海上等局部 区域可近
似 认 为在 椭球 面 同一 个 方 向上 高程 异 常变 化趋 势 一 致 ， 即 高 程异 常呈 线 性 变 化 ， 所 以可 以通过 水准 及 ＧＰ Ｓ测 量 的方 法
小， 可谓全天候作业， 极大程度上提高 了效率， 降低 了测量费 用 。对 此本 文以钱塘 江过 江隧道二等水准网跨河水准 测量 为实例 ， 探讨和分析 了 Ｇ Ｐ Ｓ跨河水准测量在实际应用中的 相 关问题 ， 本测量项 目采用埋设强制对 中标志提高精度、 简 化操作 、 提 高工效 ； 优化网形， 采用主辅线方法提 高可靠性 ， 最后制定较优技术方案 。
水准高差 。 探讨 了 Ｇ Ｐ Ｓ 跨 河水准测量的原理及 方法， 通过使用强制对 中标志免 量仪 器高来提 高 Ｇ Ｐ Ｓ 跨 河水准测量的精度 ，
优化 网型设计提 高 Ｇ Ｐ Ｓ 跨河水准测量可靠性， 达到 了二 等水准测量的要求 ， 满足 工程需求 。
【 关键词】 Ｇ Ｐ Ｓ跨河水准 高程异常变化率 网型优化