工程测量论文机械工程测量论文
GPS在水闸工程测量中的应用
【摘要】简述了全球定位系统（GPS）的基本结构和测量原理，总结
了GPS用于工程测量所具有的特点，介绍了GPS在水闸工程测量中的
应用实例。
【关键词】GPS;测量
全球定位系统GPS（Global Positioning System），是美国从
20世纪70年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系
统，并于1994年全面建成。GPS在水闸工程测量中的已被广泛应用，
这主要依赖于GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具
有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位
功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性，因此GPS技术率先在水闸
工程测量等领域得到了广泛的应用。
首先，GPS测量相对于以前的用经纬仪测量，具有如下的特点：
（１）测量精度高，GPS观测的精度明显高于一般常规测量，GPS
测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量的优越性愈加
突出。
（２）测站间无需通视，GPS测量不需要测站间相互通视，可以
根据实际需要确定点位，使得远点工作更加灵活方便。但测站上空必
须开阔，以使接受GPS卫星信号不受干扰。
（３）观测时间短，随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断
更新，在进行GPS测量时，在小于20km的短基线上，动态相对于定
位只需5min观测时间即可，静态相对定位每站仅需20min左右。
（４）仪器操作简便，GPS测量的自动化程度越来越高。目前GPS
接收机已趋小型化和操作傻瓜化，在观测中测量员的主要任务是安装
并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其它观测工作如
卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。
（５）全天候作业，GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任
何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气情况的影响。
（６）提供三维坐标，GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐
标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。
其次，GPS技术在万福闸河断面测量中的应用：
例如，我单位是一个大型水闸，万福闸，共有65孔，闸总厂141
米，闸总宽466.80米，在这么一个将近500米的河道上，以前测量
用经纬仪测量，还需要人在船上，形成三点一线，万福闸共有12个
断面，一般测量都要8小时左右才能完成，而且天气要好，阴天仪器
根本无法读出数据来，参加测量的人员要7-8人。而现在自从用了全
球定位系统中海达GPS测深仪测量，只需在测量前将仪器架好，接收
好信号，实时地给出当前的地方坐标系坐标，测量时只需1人在船上，
跟随船工来回航行12趟，便可完成12断面的测量任务，只需2小时
就能完成，而且测量精度很高。
万福闸运用中海达GPS进行水下断面测量的思路是：运用GPS和
导航软件对测量船工进行定位，并指导测量船在指定测量断面上航
行，导航的软件每隔一个时间断自动的纪录下水深的数据，并进行验
证潮位改正，输出的数据，我们搞测量资料的人员根据输出的数据也
就是起点距和高程，高程也就是每隔一个时间断所测的水深，进行整
理，然后将数据输入EXCEL表格，那边每个河断面的图会自动生成。
我想如果结合其它新技术的使用，GPS一定可以完成各类涉及到水的
测量工作。自从万福闸2007年河床断面测量用中海达GPS以来，大
大提高了测量的精度，减少了工作量，缩短了工作日，并且输出了数
字化的断面图，为以后每年的断面测量创造了有利的对比图。
那么下面就以二0一年度万福闸河床断面（CS7下，0+199）为
例，来看一下数据整理的过程：当我们在船上全部12个河床断面全
部测量完毕后，就可以从深海达GPS仪器中取出卡来，再用数据线直
接和我们的办公电脑相连接，就可以直接得到如下数据：起点距：
14.79、16.01……510.7，高程式-6.36、-6.55……-7.61。
我只要将这一串数据算好第一个起点距之后，直接输入EXCEL表
格，运用EXCEL表格自动生成图形的步骤，就可以直接生成现在的图
形了。
这样的图形让人看起来很明确，在这张图上，我们都保留前一年
的一个断面图，在图形上都保持两根线，这样可以作对比，看起来很
直观，即使是不懂测量的人，一眼都能看出来，如果2010年的线在
2009年上面的话，就说明了河床断面是淤积状态，反之，是冲的状
态。从这张图上很明显的看出，2010年和2009年这两年开闸泄洪应
该相差不大，冲淤基本处于平衡状态。如果用以前的那种经纬仪测量
的话，整理数据来，可要一个一个的算，万福闸河宽就五百多数，就
算10米一个点，也要算50多个数据，资料整理起来太麻烦了，12
个断面大概要花上一天的时间，才能完成，而且有个别数据还要修正，
才能达到以上的效果图。自从用了GPS深海达测量，以及这种高科技
软件，这样资料整理起来很方便，既节约了时间，又保证数据的准确
性。
再次，通过GPS在测量中的应用，我得到如下的体会：
（1）GPS控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的
限制，特别是在地形复杂、通视困难的测区，更显其优越性。但由于
测区条件较差，边长较短（平均边长不到300 m），基线相对精度较
低，个别边长相对精度大于1／10 000。因此，当精度要求较高时，
应避免短边，无法避免时，要谨慎观测。
（2）GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间
在不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空
间分布和卫星信号的质量影响。但由于各别点的选定受地形条件限
制，造成树木遮挡，影响对卫星的观测及信号的质量，经重测后通过。
因此，应严格按有关要求选点，择最佳时段观测，并注意手机、步话
机等设备的使用。
（3）GPS测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证
接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合
精度要求的控制点三维坐标。但由于联测已知高程点较少（仅联测5
个），致使的控制点高程精度较低。因此，要保证控制点高程的精度，
必须联测足够的已知高程点。
【参考文献】
［１］龙文彦，许谷声，王解先．GPS定位精度与测站位置的关
系．测绘学院学报，1999，(04)．
［２］陈俊勇,胡建国.GPS技术的新进展．测绘工程，1996，(02).
［３］吴娟丽,关可,王懿娜.GPS软件接收机算法研究.现代电子
技术,2008,(22).