GPS功能扩展程序研发及其在钓鱼台水库规模论证中的应用研究

摘要

水库是人类蓄水发电、灌溉和防洪调度的重要设施，解放以来，全国各地修建了众多水库。水库工程在防御洪水调节径流合理利用水资源等方面发挥了巨大的效益，水库库容和淤积量的变化是水利电力部门十分关心的问题。正确快速的库容和淤积量的测定对保证库区、大坝的安全和计划调度发电起着重要的作用。由于泥沙淤积等原因，水库库容会发生变化，需经常进行库容的复核测量。
　　 全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)是20世纪80年代初出现的一种全新的三维定位测量技术，它不受时间地域的限制，且测点之间勿需相互通视。起初这种技术仅应于美国军事定位和各国民用大地测量，随着计算机、通信技术的发展，目前GPS出现一种实时动态(Real Time Kinematical，简称RTK)定位法，此法能进行快速、动态、精确地定位，将其应用于水库库容测量定位中，可以取得满意的结果。
　　 传统库容计算主要采用等高线的台锥体公式和断面测量法。等高线法计算是假定两等高线之间体积变化是线形性，对于两高程之间的地形起伏无法精确反映，特别对地势较为平坦地区，计算结果误差较大。要提高计算精确度就必须加密等高线，这将大大增加成图的难度。断面法库容计算主要是在库区设定相互平行的断面，要求断面间的地形变化较为均匀，呈现线性，这种方法简单，工作量小，采集测点的数目太少，因此其准确性较差，而且计算时针对不同高程的库容计算极其繁锁。当库区地形复杂，库区支流纵多时，计算精度将难以保证。
　　 依靠现代高精度GPS定位技术、回声测深技术，借助水下地形测量方法对库区实施测量，根据水下地形变化的复杂程度，用等间距、高密度的测点对测区水域进行覆盖；建立在高精度、高密度测点的基础上，利用地形图绘制中的三角形构网方法，对整个测区以三角网进行覆盖，计算每个三棱水柱的水柱体积和淤积体积，并对所有三棱水柱的水柱体积进行叠加，便可获得库区库容的精密计算结果。