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【关键词】：GPS；大断面；水文测量
中图分类号：P228.4文献标识码： A 文章编号：
简单来说，GPS就是全球定位系统的简称。它是指通过利用GPS定位卫星，在全球范围内进行实时定位和导航的系统。GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，通过采用空间距离后方交会的方法，以此来确定待测点的位置。由于GPS技术在水文大断面测量中的使用时只要求测站上空开阔，对测站之间互相通视要求不高，因此，在使用GPS进行水文大断面测量时就不再需要建造觇标。GPS技术的这一优点既可以大大减少水文测量工作的经费和时间，同时也可以使选点工作变得非常灵活多变，省去了传统水文测量中对传算点以及过渡点的测量工作。
由于GPS能够在全球范围内提供准确度极高的时间信息、三维坐标以及三维速度等方面的信息数据，因此GPS在水文大断面中的应用得到迅速发展。GPS全球定位系统分为空间卫星群、地面监控系统以及卫星接收设备三个部分。首先GPS的空间卫星群是由24颗GPS卫星组成，它们平均分布在六个轨道面上，能够保证GPS接收设备在任何时间、任何地点的地平线以上接收到卫星发出的信号；其次GPS的地面监控系统，它包括主控站、监测站以及注入站，通过他们之间的相互配合，来进行与卫星之间的数据处理，接收和发送。最后是GPS用户的接收设备，它主要是指GPS接收机、数据处理软件以及计算机等用户设备，可以接受GPS卫星发出的信号，然后利用这些信息数据进行定位导航。因此，GPS在水文大断面测量中的应用可以极大的降低工作的难度，保证测量数据的精准度，对水文大断面测量工作的发展具有十分重要的意义[1]。
水文大断面测量中GPS技术的发展现状
GPS技术率先由20世纪70年代的美国研发，至今已经在全球范围能得到了广泛而快速的发展。但是目前我国对GPS技术的应用相对于国外来说起步比较晚，尤其是GPS技术在水文大断面测量中的应用，虽然取得了一定的成果，但是GPS技术在水文大断面测量的实际应用中还存在着一定的问题。
水文上的河道断面一般指设置测站的河段剖面，而水文测站一般设在上下游比较平顺的河段。近年来，随着GPS系统的不断完善以及相关软件的不断更新，我国的GPS全球定位系统在水文大断面测量中的应用取得了一定的进步和发展。目前，我国通过GPS技术对水文大断面进行测量时，对于20km以内相对静态的定位，仅需15-20分钟；而对于快速静态相对定位进行测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟；采取实时动态定位模式时，每站观测的时间只需要几秒钟。因此，GPS技术在水文大断面中的应用能够提高水文测量工作的效率以及降低测量者的工作强度，使测量工作更加简便。
GPS技术在水文大断面测量中应用的特点
GPS技术与传统的水文大断面测量方法相比较，具有很大的不同。其特点对水文测量具有十分重要的意义，通过对这些特点的研究可以使GPS技术更好地应用于水文大断面的测量工作中。
一方面，使用GPS技术进行水文测量时，测站之间对通视性的要求不高。在水文测量中，测站之间的相互通视性一直是测量工作的难题。但是，由于GPS技术对这一要求不高，只要保证测站上空开阔不受干扰，便能对GPS卫星信号进行接收的特点使得这一问题得以充分解决，从而提高了水文测量中的选点灵活方便性。另一方面，GPS技术具有定位精度高的特点。通过对比常用的设备可以发现，双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm，二者的测量精确度差不多。但是，在实际水文大断面测量工作中可以分析得出，随着测量距离的增长，使用GPS进行水文测量的优越性就会更加突出。此外，GPS技术在水文测量中还具有，观测时间短，操作简便以及能够提供三维坐标等特点，通过快速静态定位方法的方法使得测量时间缩短，并且能够对观测站平面位置进行精确测定的同时，可以观测站的大地高程进行精确测定这些特点使得水文测量技术的操作极为简便，极大的方便了测量工作。另外，GPS水文测量的自动化程度很高，能够在任何地点，任何时间连续地进行全天候的水文测量，一般不受天气状况的影响[2]。
GPS在水文大断面测量应用中存在的问题及措施
根据GPS技术在实际水文大断面中应用经验的总结，可以发现GPS在水文测量工作中还存在着许多问题，通过对这些问题的研究与分析，在实际工作中不断寻找解决的措施，以此来保证GPS技术在水文大断面测量中的正常工作，进而实现水文测量结果的有效性和准确性。
1、GPS技术的经济适应性
目前，我国的GPS技术起步比较晚，技术发展还存在着一定的不足，所以GPS技术在水文大断面测量的应用中的成本价格还存在着比较高的弊端。但是，由于不同的水文大断面的测量内容对其测量的精度要求也存在不同，因此，我们必须要在满足测量精度要求的前提下， 通过价值工程的原理从各方面对GPS技术在水文测量中的应用进行综合考虑与分析，以此来尽可能地提高GPS技术在水文大断面测量应用中的经济适用性。
2、GPS卫星信号的接受
由于GPS技术是通过接收GPS卫星信号来实现对水文大断面测量点的定位，因此，卫星状况的好坏对GPS技术定位的实现和水文测量的精度产生十分关键的影响。在利用GPS技术进行定位时，会存在卫星状况不良的情况，导致设备对GPS信号的接收出现一定的问题，这时就会造成GPS技术定位误差增大的现象出现，甚至GPS信号失锁无法进行定位，从而影响水文工作的进行。所以，作为水文测量的工作者，就要在数据采集时对卫星的状况进行密切的关注，发现所接收使用的卫星数目过少或出现浮点解时应作特别记录或延长测量时间，以此来保证测量数据的准确度。
3、测前准备工作
GPS基准站设置与常规光电仪器设站相比存在着较大的区别，因此在应用GPS对水文大断面每次进行设站测量时，要先到其他已知点上进行测试比对，确认无误后才可以进行后续工作，以此来防止设站出现的错误，造成测量失误。此外，要对测区的控制点资料进行收集，进行参考站和流动站的设置。同时，还要根据差分GPS的工作原理严格控制基准站与移动站之间的距离，从而有效地保证测量数据的精度以及差分数据链的正常传播需要。
4、对测量数据的处理
通过GPS技术对水文大断面进行测量后，要及时对数据进行保存和处理。由于水文的所有测量数据，尤其是水下地形测量数据，它们都是通过自动采集并以电子文件形式记录在计算机或仪器内存里的，因此要及时对水文大断面测量的结果进行数据备份和汇总工作，或者进行拷贝提供内业后处理和编辑成图使用，以此来防止水文测量信息数据的丢失[3]。
总而言之，随着科学技术的不断发展，GPS技术在水文大断面测量中的应用，是水文测量工作发展的必然趋势。我们要在实际水文大断面的测量工作中，通过对GPS技术理论知识的深入研究，不断总结测量工作中的经验，使GPS能够更好的应用于水文大断面的测量工作中，以此来降低测量工作的难度，提高测量工作的效率，保证水文测量数据的准确性和有效性。
【参考文献】
韩艳丽GPS在水文大断面测量中的应用【期刊论文】中国西部科技-2009
1、引言
随着测绘新技术的飞速发展，土木工程专业对测绘技术的要求与依赖日益提高：利用数字化地形图进行城市规划、路线设计、建立地面三维模型、工程量计算；利用全站仪、GPS实现各种建筑物的快速定位和工程变形测量等。其中被广泛使用的GPS系统是由由空间星座、地面监控和用户设备三大部分组成。GPS测量就是通过利用GPS接收机接收GPS卫星发射的信号来确定出地面点的三维位置的一种新型测量方法，用它几乎可以完成所有的测量工作。因此探索在新形势下如何建立具有GPS控制网的测量实验实习基地，有着十分重要的现实意义。
2、建立校园GPS实验网的必要性
我校测量实验室于2006年搬迁至新校区，测量实验和集中实习也都在新校区进行。同时，也开始在校园内进行控制点的布设，能够满足基于边控制边测量方法的大比例尺数字化测图的需要，也能够满足施工放线引测三维坐标的要求；实习期间采用独立坐标系、独立高程系进行导线首级控制，由学生利用经纬仪测距导线技术建立临时控制网。但是随着招生人数的扩大，新专业的开设，出现了测量实验课课时的增多且实习时间相对集中的局面。已有的测量控制网无论从数量上、 精度上还是使用的方便程度上都越来越难以满足学生的实习要求。因此，有必要着手建立并优化新校区的测量控制网，以满足土木工程、工程管理、交通工程、环境化学工程、给排水工程等专业对于测量实验和测量集中实习的需求。
3、建立校园GPS网的意义
随着科技的发展和各学科相互联系的加强，GPS技术已被广泛应用到各个领域，如环境监测部门的数据采集、地理信息系统的建立、地质灾害的预报、监测及防范等，因此，有必要建立校园GPS实验网，为教学和科研提供基础资料。GPS网的设计时无需考虑测角、边角同测和测边网等的传统要求、不需要考虑布设什么样的网形、考虑图形强度，几乎可以设定在所需要的任何位置处。所以GPS网的设计是非常灵活的，利用GPS定位技术建立GPS网，具有全天候、对通视条件无要求、相对精度高、操作简单、高效率、作业灵活便捷等特点。不仅工作量小，而且可以节省大量的人力、物力和财力。当边长
4、GPS网的布设原则和GPS点的选择
GPS布网主要包括网形设计和观测计划制定，构成优化的解算图形，同时应考虑提高成果可靠性。应遵循保证测量精度、测绘速度快、节省费用的原则。同时，GPS网应根据测量任务的要求、测区自然状况、交通条件等进行灵活设计，防止粗差。根据《卫星定位城市测量规范CJJ/T73-2010》的规定来确定相对应边长和精度。布网时要重点考虑的是合理利用原始控制点， 将已知点和未知点以边连、点连混合方式交叉构网，使得GPS网具有较强的几何强度，常见的有环形网、三角形网、星形网等。特别是作为平差的已知点、校核点的利用，分析其在网内的位置和本身精度对平差精度的影响，最终设计出最优的网形方案，合理恰当的技术设计能有效地保证观测成果的可靠性和满足要求。
GPS点的选择按照国家测绘局颁发的《全球定位系统（GPS）测量规范》（CH 2001-92）要求，应考虑下列原则：
a. 观测站应远离大功率的无线电发射台和高压输电线，接收机天线与其距离一般不得小于200m 。
b. 观测站附近不应有大面积的水域或对电磁波反射（或吸收）强烈的物体，远离雷达站、电台、微波中继站等。
c. 观测站的设立应便于用其他测量方法联测。
d. 观测站应设立在视野开阔且周围障碍物的高度角不小于15°的地方。
e. GPS网点应考虑与水准点相重合，或在网中布设一定密度的水准联测点。
f . GPS网点应尽量与原有地面控制网点相重合，重合点在网中应分布均匀。
根据校园实际地理情况，GPS点最好选择在高层建筑物上，可保证点位稳定、视野开阔，施测布网时尽量使起算点间形成异步环，其它各点根据实际情况而定，适当减少GPS网中的异步环数量，提高工作效率：在起算点和需要设置参考站的过渡点构成异步环后，其它测点根据情况可不必形成异步环，但要保证观测条件良好，基线解算合格。
5、拟建GPS网的实测内容和功能
根据教学大纲对实验实习教学的内容要求和时数安排，在有限的时间和资源，选择有代表性的工程环节和有鲜明的模拟性的工程实例，作为GPS实验实习的教学内容是完全有必要的。充分利用现有的校园环境，使实验实习的整个过程尽可能的符合测绘工程生产实际，并满足GPS实践教学的要求。使学生在有限的实习时间内能够顺利完成实习任务，让测量实习转变为完整意义上的测绘工程实际工作的模仿，最终达到学生在校内就可以获得良好的实践效果。
首先是对GPS技术的掌握，其主要包括GPS 业内数据处理和GPS 基线网实测两大部分。让学生通过以动态、静态 GPS的方式观测并建立基线网，对测量成果进行检验的基础上能够熟练的进行工程放样。在校内实训基地中埋设一定数量的四等三角点，以此将其作为GPS 控制网的起算数据，进行外业设计以及图形结构设计。学生通过 GPS 技术的应用在合理布网的基础上，使控制点能够具有更为便捷、 全局特征分布。在实际教学的过程中， 教师也可以根据课程的内容以及需求，固定控制点，对导线进行加密测量，方便对学生测量数据所具有的精确性以及真实性进行检查，以此进一步的提升了实习的效果和质量。
其次根据校园的实际地理地貌特征，模拟出一些仿真效果好的实习场地，利用建筑物、道路、桥梁、渠道、河道、堤坝等，以此来更好的满足给排水工程、建筑工程以及交通工程学生的实习要求，增强了基地的多样性。例如交通工程专业的学生就可以在校内完成道路选线、曲线测设、道路中线放样、纵横断面测量等工作。
最后对数据的采集和处理，内容包括 GIS 空间数据采集与处理、数据的管理与入库、 GIS 工程实践训练以及相关的科研活动等等。结合数字化测图技术，实现测绘外业数据采集与内业处理的一体化，提升专业学生数字成图、数据处理的能力。同时可以采取校企联合的方式，不仅对教师教学和学生学习方面提供帮助，还可以为企业员工的岗位培训和继续教育提供良好的平台，实现校企共同发展的良性循环。
6、结语
具有GPS控制网的测量实习基地的建成，不只是能提高了工程测量课的教学效果，优化学校的原有教学条件，更可以拓宽土木工程专业学生从事测量工作的范围，在提升学校社会地位、学生的就业率和就业质量方面都会起到一定的作用。同时使学生通过先进技术、真实环境的接触，提高学习的积极性、实际动手能力和技术水平。
参考文献
1、黄声享。陈晶晶。李夏至。 GPS测量实践教学的尝试 [期刊论文] - 实验室研究与探索 2010（3）
2、徐红健 工程测量课程校内实训基地的建设方式探究[期刊论文] - 中小企业管理与科技 2015（10）
随着当代科学技术的革新，GPS测量技术也逐渐得到了完善，具有高精度等特点，有效的推进测绘行业的发展。与普通的测量技术不同，GPS测量技术能够全天作业，在进行数据监测的过程中，运用GPS不仅能够有效的实现同一位置的连续观测以及不同位置的同步观测，还能够进行全天候监测。在监测的过程中，通过系统的三维定位，就能够实现任意地点以及任意时间的监测，无论是从技术操作方面看还是从时间监测方面看，都具有不可比拟的优势。
2GPS定位测量技术的优势
GPS定位技术起源于美国，从研发到投入使用，经历了20年的改进，最终成功的为世界的发展做出了贡献。GPS定位技术在我国各个领域内都得到了应用，效果较好。GPS定位测量技术具有精度高且全天候等特点。工程测绘工作通常要求较高，具有专业化与技术性等特点，随着科技的进步，如今也逐渐向信息化与数字化等方向发展，需要运用先进的测量技术来提高工作效率。
2．1测量精度较高
在工程测绘中，运用GPS定位测量技术，就能够通过全球定位系统进行定位，如此便能够保证运动载体实现最佳的路线运行。对于工程测绘工作来说，定位非常重要，按照实际的测绘需求，假如基线没有超过50km，就应当采用载波相位观测量，以此保证静态相对定位。在工程测绘工作中运用GPS定位系统中的测技术，就能够实现1×10－6以及2×10－6的精度，假如基线达到了100km－500km，相对定位的精确标准就能够达到10－6以及10－7的范围内。随着GPS定位测量技术的不断革新，测量的精度也会不断的提升。
2．2操作简便且节省时间
在工程测绘工作中运用GPS定位测量技术，操作简便，且能够节省时间。例如在工程测量中运用经典的静态相对定位模式实现测量时，假如测量的基线在20km内，单频接受的观测时间大约为1小时，而双频接受的观测时间则为15－20分钟，假如采用实时动态定位，初始的观测时间则为1－5分钟，其他不同位置的观测时间为几秒，因此在工程测绘中运用GPS定位测量技术，就能够有效的缩短观测的时间，有效的提升工作效率。目前，GPS定位系统已经分为高度自动化与智能化的系统技术，在工程测绘中运用GPS定位测量技术，就能够通过智能型接收机进行观测，工作人员只需安装一些开关仪器，就能够通过仪器进行实时监控。由于GPS定位测量技术的自动化程度较高，工程的测量与卫星捕捉都能够通过GPS定位测量仪器来实现，操作较为简便。此外，GPS用户接收机体积较小，方便携带，在日常工作中能够节约人力和物力，能够有效的节约工作成本。
2．3应用范围广
GPS定位系统的应用范围一般可从两方面来看，首先是运用于与各个行业中，人们最为熟悉的是车载导航，目前GPS导航系统目前已经成了汽车的基本配置。此外，GPS技术还广泛的应用于地质与矿产等行业中。其次，GPS定位系统还能够运用于环境条件中，GPS定位是借用卫星系统实现定位，一般不会受到天气与温度的影响，在对于工程测绘来说属于一大优势，因为工程测绘通常都是在野外工作，运用GPS定位系统能够克服恶劣的环境条件造成的影响，保证定位的精度。
3GPS定位测量技术在工程测绘中的运用
3．1测量工程变形情况
通常工程建设涉及的范围较广，经常会遇到一些人为因素或是地质运动造成的建筑物变形以及位移，假如出现此种情况，会直接影响工程测绘工作，使经济效益与社会效益受到影响。经过研究发现，造成工程变形的主要类别有大坝变形与建筑物沉降等，假如能够及时的对工程变形进行测量，就能够有效的减少工程变形对于工程测绘工作的影响。目前GPS定位测量技术已经开始广泛的应用与工程变形的监测工作中，例如运用高精度的三维定位技术，就能够对工程建筑出现的微小变化进行分析，提早做好防范准备，减少损失。
3．2大地测量控制网点
在大地测量网点工作中，通常需要花费大量的资源，且精度较低，无法适应当代社会的需求。为了解决这一问题，我国在1991年开始建设大地控制网，目前这一工程已经结束，并且已经开始运用。大地控制网能够测量数千里或者数万里，而城市控制网测量的距离较近，一般在十公里左右，但城市控制网的使用频率更高，对于城市建设来说具有非常重要的作用，因此需要借助GPS定位测量技术进行大范围的测量，为城市的发展做贡献。
3．3测量水下工程
在水下作业一般难度较大，需要考虑到水下压强以及流体力学等方面的问题，但随着资源的开发，这些资源对于国民经济的影响逐渐增加，进行水下工程测绘目前已经是测绘领域中必不可少的环节。GPS定位测量技术包括了三维测量技术，能够从纵向或者横向两个角度进行水下测量，同时还能够将测量的结果通过计算机分析软件与制图软件等直接呈现出来。例如在进行水下作业时，进行横线测量时应当选择差分GPS技术，如此便可有效的减少对于环境的影响，简化操作流程。而进行纵向测量时则应当选用探测仪，运用超声测量的方式得出具体的深度。
3．4测量矿井工程
目前我国已经将GPS定位测量技术运用于矿井工程的测量中，并通过GPS技术进行了测量演练，及时的对测量中存在的问题进行了分析。常规形式的测绘工作通常是由工作人员自行操作，人为操作较容易出现误差影响测绘工作的精准度，此外，在地质条件复杂的地段进行测绘工作，较容易出现安全事故，因此需要在矿井工程中运用GPS定位测量技术。采用GPS定位测量技术就能够高效的实现工程测绘中交互定位，且能够显示出最精确的测绘结果，同时还能够了解工程测绘工作的流程。为了保证测量技术在工程测绘中达到最佳效果，可在测量前运用计算机技术对于需要测定的位置进行分析，及时发现测量中可能会出现的问题，并做好防治措施，以此保证测量人员的安全，提高测量的精确度。
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