摘要:根據(jù)水利專用控制網(wǎng)的布設(shè)特點，建立水利工程坐標系，并應(yīng)用于南水北調(diào)征遷工程。
　　關(guān)鍵詞：南水北調(diào)；GPS；控制網(wǎng)；應(yīng)用。
　　1水利專用控制網(wǎng)的布設(shè)特點
　　1.1水利工程測量的分類
　　對于水利工程測量包括平面、高程控制測量；河道地形測量；河道縱、橫斷面測量；測時水位和歷史洪水位的聯(lián)測；某一河段瞬時水面線的測量；沿河重要地物的調(diào)查。
　　1.2水利高程控制網(wǎng)的分級
　　施工控制網(wǎng)應(yīng)作為施工總平面圖設(shè)計的一部分，設(shè)計點位時應(yīng)充分考慮建筑物的分布、施工的程序、施工的方法以及施工場地的布置情況，將施工控制網(wǎng)點畫在施工總平面圖相應(yīng)的位置上，并教育工地上的所有人員愛護測量標志。高程控制網(wǎng)一般也分兩級，一級水準網(wǎng)與施工區(qū)域附近的國家水準點聯(lián)測，布設(shè)成閉合(或附合)形式，稱為基本網(wǎng)，基本網(wǎng)的水準點應(yīng)布設(shè)在施工爆破區(qū)外，作為整個施工期間高程測量的依據(jù)。另一級是由基本水準點引測的臨時性作業(yè)水準點，它應(yīng)盡可能靠近建筑物，以便做到安置一次或二次儀器就能進行高程放樣。高程控制的基本網(wǎng)是整個水利工程的高程基準，其基準點應(yīng)穩(wěn)定可靠，且能長期保存。為此，水準基點一般應(yīng)直接埋設(shè)在基巖上。
　　1.3水利控制網(wǎng)點與面的建立
　　對于水利工程測量應(yīng)根據(jù)河流的比降、落差、橫斷面形態(tài)變化等來確定，同時也要考慮各設(shè)計階段的要求。在流域規(guī)劃時期，水位點的間距可長一些。根據(jù)不同的比例尺要求，從0.4～2.5km不等。對于水面比降急劇變化的地段，應(yīng)適當增設(shè)水位點。水位點的平面位置可根據(jù)地形圖上的測站點或明顯地物點用解析或圖解支導(dǎo)線或圖解交會法測定，其精度與編繪縱斷面圖時地形圖上的平坦地區(qū)地物點的精度要求一致。為測定水面高程，首先沿河流建立統(tǒng)一的高程控制，然后再設(shè)立水位點進行水位觀測。控制點的高程一般采用等級幾何水準法測定，其精度要求視地形條件、水面比降和路徑而定。橫斷面的位置一般可根據(jù)設(shè)計用途由設(shè)計人員會同測量人員先在地形圖上選定。橫斷面的間距視河流大小和設(shè)計要求而定；斷面基點應(yīng)埋設(shè)在最高洪水位以上，并與控制點聯(lián)測，以確定其平面位置和高程，作為橫斷面測量的平面和高程控制;橫斷面的編號可以從建筑物的軸線或支流入口處由上游向下游或由下游向上游按順序統(tǒng)一編號，
　　2水利工程坐標系的建立
　　2.1GPS網(wǎng)點WGS–84坐標的計算
　　采用隨機軟件或商用軟件對GPS網(wǎng)進行數(shù)據(jù)處理通過基線解算和WGS–84坐標系下的三維無約束平差計算，便可得到GPS網(wǎng)點WGS–84坐標和經(jīng)緯度。當基線固定解的單位權(quán)中誤差（RMS），模糊度檢驗倍率（Ratio），同步環(huán)及異步環(huán)閉合差，重復(fù)基線互差符合規(guī)范要求后，WGS–84坐標系下的三維無約束平差計算成果可來計算，GPS網(wǎng)點的站心坐標系坐標。
　　2.2GPS網(wǎng)點站心坐標的計算
　　選定一個GPS網(wǎng)點作為站心坐標系的原點P,根據(jù)三維無約束平差計算得到的GPS網(wǎng)點WGS–84坐標和經(jīng)緯度，之后計算各網(wǎng)點在站心地平直角坐標系P﹣NEU中的坐標。
　　2.3GPS網(wǎng)點工程坐標系坐標的計算
　　根據(jù)掛靠點在國家坐標系中的坐標，掛靠方向在國家坐標系方位角和在站心坐標系的方位角，邊長投影面高程H和站心地平面的高程HP，通過坐標變換公式將站心坐標系中的網(wǎng)點坐標變換成工程坐標系中的坐標。由于這種變換進行了坐標原點的平移和坐標軸的旋轉(zhuǎn)變換，邊長按比例縮放，所以GPS網(wǎng)進行的是一種相似變換。
　　3在南水北調(diào)工程中的應(yīng)用
　　3.1在南水北調(diào)工程征遷調(diào)查中的應(yīng)用
　　征遷調(diào)查工作的特點是涉及的省、市、縣、鄉(xiāng)、村較多，參加征遷調(diào)查工作的部門多，包括各級政府部門、水利部門、土地管理部門、林業(yè)部門等，以及設(shè)計人員、測繪人員、調(diào)查人員，一般一個征遷調(diào)查組人數(shù)可達十多人。這樣，就對定位、測量有更高的要求。
　　3.2應(yīng)用GPSRTK作業(yè)
　　通過大量工程實踐，采用GPSRTK作業(yè)處理數(shù)據(jù)簡單、準確、方便，操作中須提前完成以下工作任務(wù)：打開TSCe電子手薄運行TrimbleSurveyController軟件，新建放樣工作任務(wù)。在當前工作中鍵入已知點數(shù)據(jù)和設(shè)計的待放樣線路，TrimbleSurveyController軟件包件提供了靈活的線路輸入方式供用戶選擇。
　　3.3現(xiàn)場工作
　　在征遷調(diào)查工程開始時，首先要架設(shè)基準站，即RTK測量的參考站，其功能是連續(xù)觀測GPS衛(wèi)星，并將觀測數(shù)據(jù)通過發(fā)射電臺即時發(fā)送給流動臺，流動站可隨時與其同步實時解算出測點坐標。
　　在已知點上架設(shè)好GPS接收機和天線，按要求連接好一切連線后，打開接收機，輸入基準站的坐標、天線高。待電臺指示燈顯示發(fā)出通訊信號后，流動站即可開展工作。基準站接收機接收到衛(wèi)星信號后，流動站即可開展工作。基準站接收機接收到衛(wèi)星信號后，由衛(wèi)星星歷和測站已知坐標計算出測站至衛(wèi)星的距離真距，用觀測量偽距與計算值比較得到偽距差分改正數(shù)。偽距差分改正數(shù)和載波相位測量數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射電臺發(fā)送給流動站，一個基準站提供的差分改正數(shù)可供數(shù)個流動站使用。
　　啟動流動站GPS接收機，在RTK線路放樣模式下選擇合適的方法按指示進行線路放樣。
　　通過手薄建立項目，對流動站參數(shù)進行設(shè)置，該參數(shù)必須與基準站及電臺相匹配，用已知點的平面和大地坐標進行點校正。在流動站位置，可以另處新建一個任務(wù)，也可以采用以前的任務(wù)，但是必須確保流動站任務(wù)的坐標系要同啟動基準站任務(wù)的坐標系完全一致。接通流動站接收機和電臺后,接收機在接到GPS衛(wèi)星信號的同時,也接收到了由數(shù)據(jù)通訊電臺發(fā)送來的偽距差分改正數(shù)和載波相們測量數(shù)據(jù),這個過程所需時間不到1min,只要接受到5顆衛(wèi)星和基準站的信息,測量人員即可在短時間內(nèi)按菜單根據(jù)需要放樣出點、直線或曲線。
　　RTK流動站放樣及施測。在基準站、流動站設(shè)置好之后，RTK流動站開始工作，通過電子手薄控制器的顯示屏窗口操作，在RTK固定的情況下進行實地坐標放樣，即找出渠線用地左、右邊樁的實地位置，作好標記以提醒埋設(shè)界樁，同時在有關(guān)土地行政管理部門的配合下現(xiàn)場實測用地范圍內(nèi)的地類邊界點和權(quán)屬邊界點，采集的坐標數(shù)據(jù)直接存儲到電子手薄中。
　　所放樣和采集的坐標數(shù)據(jù)均保存在電子手薄中，每天及時將采集的坐標數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中，通過計算機及內(nèi)業(yè)處理軟件繪制和連接當天所測的地類、權(quán)屬邊界線，標出每一宗地的行政區(qū)劃名稱，作好階段性小結(jié)，以便于最終內(nèi)業(yè)繪制土地勘測定界圖、計算分權(quán)屬、地類面積及編寫土地勘測定界技術(shù)報告書。
　　4GPS作業(yè)的優(yōu)缺點
　　GPS在南水北調(diào)征遷中的應(yīng)用，極大地減少了常規(guī)測量搬站次數(shù)，保證了土地勘測定界要求的精度，降低了勞動作業(yè)強度，提高了作業(yè)效率，既節(jié)省了時間和費用又簡化了建設(shè)用地勘測定界的工作程序。在建設(shè)用地勘測定界、地籍測量及變更、土地利用管理等方面有著廣闊的應(yīng)用。
　　但使用過程中應(yīng)注意以下事項：基準站應(yīng)避開無線電信號干擾強烈的地區(qū)；電臺發(fā)射天線要有一定的高度；為防止數(shù)據(jù)鏈丟失及多路徑效應(yīng)的影響，應(yīng)避開大面積水域、大型建筑等反射物。
　　參考文獻：
　　〔1〕 張正祿等編著．工程測量學．武漢：武漢大學出版社，2008
　　〔2〕 孔祥元郭際明主編．控制測量學上冊．武漢：武漢大學出版社，2008
　　〔3〕姚楚光．布設(shè)GPS網(wǎng)建立工程坐標系的一種方法．水利水電測繪，2009（2），2～4