摘要：GNSS水利系统，是一种工程测绘系统，主要用于水库、河道的治理和管理工作。其目标是保护国民经济建设中的重点防洪堤防及大江大河上的各种工程枢纽。GNSS水利系统引入水利保护中，可以减轻人为因素对自然环境造成的损害;可以节约投资，提高效率。它不仅可以有效地解决水资源紧张问题，而且还可以促进水资源开发利用方式的多样化。

关键词：GNSS;水利水电

1.GNSS技术原理

1.1技术原理

GNSS定位原理是，在水平面上，通过传感器接收到水下物体的三维坐标信息后，将这些数据转换成电压信号输出给计算机，计算机根据水下物体所处的空间位置，判断该水下物体是否存在并记录其三维坐标等参数值。如果没有存在则不能确认其存在。GNSS系统常用的信号有激光雷达、红外线、超声波、超声波和卫星导航等，其中超声波和红外线技术最先应用在军事领域，随着科学技术的发展，在民用领域也得到了广泛应用。

1.2 GNSS系统类型

分为常规和网络类型，常规类型包括单频段、双频段、组合频谱探测系统和基于嵌入式的智能监控系统。网络类型主要有：无线局域网（wlan）、移动通信网（gsm）、互联网络（internet）及其他宽带无线通讯系统。网络拓扑结构简单，便于部署。采用低功耗设备，易于集成与扩展，具有良好的抗干扰性。网络至少由三个基站组成，每个基站都由一台微处理器和若干台模块组成。微处理器负责对各种数据进行处理，然后把数据传送回基站;模块负责完成相关任务，比如接收数据，执行相同操作或者将数据转换成其他形式的信息。又分为固定和移动两大类，其中固定类型又可以细分为机载/舰载、车载和车船载等多种类型。固定类型的特点是体积小，重量轻，功率小，价格较高，但灵敏度高，抗干扰性强。

2.GNSS在水利工程中的应用

以贵州某水库为例，探讨GNSS在水利工程中应用。

2.1地形测量

GNSS技术可获得三维坐标，不用和基站通视。可以在半径范围内作业，并能自动生成三维图像。贵州某水库包括六个观测点，所有测站数据周跳比和数据完整指标正常，满足技术要求。但是监测站的MP2值高于其他监测站点，说明此站遮挡大，观测环境差，需采取措施改善观测条件。同时，从SNR天空图可以看出，监测点上方的云层厚度大，降雨时会产生很高的电场，影响到卫星导航系统精度。因此，在监测点上安装滤波器是必须解决的问题，而且要尽量减小雷暴带来的影响。同时，也可以进一步分析是天线抗干扰能力和当地环境遮挡，这些都直接关系到该站点的定位准确度和精度。

2.2纵横断面测量

纵横断面是水利项目的重要内容，主要包含河道、堤防及各种建筑物等的平面布置和垂向变化情况。纵横断面图的绘制是否符合设计要求将对工程造价、质量、速度、效益等均产生重大影响。由于受到地理、气候条件、经济条件等多种因素的限制，国内外大型水利工程的纵横断面往往难以实现全部或者部分模拟，只有结合具体的区域特征才能够达到。GNSS技术可以根据大坝实际情况进行测算，比如在贵州某水库数据解算中，以GPJZ为基准点，按照大坝边坡中坡常用4小时解模式，精度为平面方向1.96mm，高程精度为4mm。同时，为了提高数据精度，还可以进一步延长观察时间，进行解析，可结合GNSS技术测量水深 ，从而得出更加精确的结果。另外，随着遥感技术的发展，遥感图像越来越多地应用于水文信息获取领域，并逐渐成为水文测验的新手段。遥感图像具有无破坏性、直观易懂等优势，可以弥补传统水利监控系统存在的缺陷，使其更好地满足水资源调查与评价需要。例如在西南山区，通过卫星遥感技术获取流域降雨量等。

2.3施工放样测量

是水利施工的重要工作，主要包括三个阶段：首先，建立起放样标志;然后，采集各类参考点位置和尺寸;最后，根据放样结果编写相关报表。这些都离不开数字摄影测量技术，尤其是数字化激光扫描仪的运用。目前，我国已经拥有全球第二大的数字摄影机队，但仍然处于初级发展阶段，未来市场潜力巨大。采用GNSS放样比传统方便，作业范围更大，可以很快放样出目标点。

2.4水下地形测量

水下地形复杂，加上水流覆盖，难以准确计算出地物之间的距离，因此对地理坐标和水面高程的精确计算就显得至关重要。近年来，国内外学者针对水下地形高程进行了大量研究，取得了许多研究成果。目前我国在水下地形的精度测量领域还存在诸多挑战。例如：由于受到地形、水深等自然条件的限制，水下三维地形模型往往只能通过手工建立，或者直接使用遥感图像获取，无法满足现实应用的要求。另一方面，虽然近些年来相关技术得到了较大的发展，但是水下三维激光扫描仪技术尚不完善，其中存在的问题也逐渐暴露。例如，水下三维激光点云数据处理效率低下;点云密集区分割困难;缺乏对点云数据的预处理功能;水平方向和垂直方向误差均匀性不佳等等。

3.GNSS技术不足和改进建议

GNSS技术主要用于工程项目，它可以将各种传统测量设备所采集到的原始数据转换为计算机可识别的空间信息。利用该技术，工作人员可以快速获取数据并准确定位，这有助于水利工程施工质量控制与安全管理。但也存在着很多问题，比如地形遮挡信号，单点测量，高程高等，影响数字化成果质量及后续处理等。

因此，需要针对上述问题提出具体解决措施。首先，要加强对水下三维点云的数学处理，保证其真正反映物体本身的几何特征;其次，要充分考虑数字化成像过程中的噪声干扰问题，尽可能减少数据畸变;还应注意对点云的去噪处理，避免造成重复劳动和浪费资源，从而实现精度更高、效率更高的水利工程测绘成果。我们也要将单点测量和面采采集结合，使得整个数据采集系统具有较好的一致性。最后，要完善数字摄影测量的相关标准规范，提高相关技术的应用水平，以促进水利工程的科学发展。也可以进行相关的算法优化，增加高程测量的准确性。总之，随着新时代信息技术不断推陈出新，各项水利工程建设都已经逐渐摆脱传统的手段，开始向数字化方式转变，为了满足当前社会生产力发展的需求，必须大胆创新，积极探索适合自己的发展道路。

总结

GNSS系统具有高精度特点，可广泛运用于地形图测量、土石坝模型试验等领域，是国内外水利工程界研究和使用的热门话题。目前在水库调度管理、水电站枢纽布置及航空摄影等诸多领域都取得了显着成绩，并且在国家的政策支持下，该系统正朝着智慧化、网络化、无人化、移动互联化、远距离监控等方向快速发展，这些趋势为未来全球数字水利建设奠定坚实基础，同时也带给我们更多机遇与挑战。我们要重视其存在的问题，进行改善，让这项技术得到更好的发展。

参考文献

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