RTK技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

張興波，劉作慧

（1.綏濱縣水利勘測設(shè)計隊，黑龍江綏濱 156200;2.虎林市石頭河灌區(qū)管理站，黑龍江虎林 158404）

1 引言

以往縣域農(nóng)田水利渠道設(shè)計開挖、清淤采用傳統(tǒng)的手段，外業(yè)利用水準儀測量渠道斷面的地形點，內(nèi)業(yè)計算再繪制方格網(wǎng)紙進行斷面設(shè)計，這樣從外業(yè)成果到內(nèi)業(yè)不僅工時長，涉及作業(yè)人員多，且效率小。RTK技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用與計算機的普及，使得傳統(tǒng)作業(yè)模式得到革新，工作效率極大提高。

2 RTK技術(shù)工作原理

RTK是實時動態(tài)測量，其工作原理可分為兩部分：

2.1 實時載波相位差分

利用GPS進行定位時，會受到各種各樣因素的影響，為了消除這些誤差源，必須使用兩臺以上的GPS接收機同步工作。GPS靜態(tài)測量的方法是各個接收機獨立觀測，然后用后處理軟件進行差分解算。那么對于RTK測量來說，仍然是差分解算，只不過是實時的差分計算。也就是說，兩臺接收機（1臺基準站，1臺流動站）都在觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)，同時，基準站通過其發(fā)射電臺把所接收的載波相位信號（或載波相位差分改正信號）發(fā)射出去;那么，流動站在接收衛(wèi)星信號的同時也通過其接收電臺接收基準站的電臺信號;在這兩信號的基礎(chǔ)上，流動站上的固化軟件就可以實現(xiàn)差分計算，從而精確地定出基準站與流動站的空間相對位置關(guān)系。在這一過程中，由于觀測條件、信號源等的影響會有誤差，即為儀器標(biāo)定誤差，一般為平面1cm+1ppm，高程2cm+1ppm。

2.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

空間相對位置關(guān)系不是用戶要的最終值，因此還有一步工作就是把空間相對位置關(guān)系納入用戶需要的坐標(biāo)系中。GPS直接反映的是WGS-84坐標(biāo)，而平時用的則是北京54坐標(biāo)系或西安80坐標(biāo)系，所以要通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換把GPS的觀測成果變成需要的坐標(biāo)。這個工作有多種模型可以實現(xiàn)，南方的軟件采用的是平面與高程分開轉(zhuǎn)換，平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換采用先將GPS測得成果投影成平面坐標(biāo)，再用已知控制點計算二維相似變換的四參數(shù)，高程則采用平面擬合或二次曲面擬合模型，利用已知水準點計算出該測區(qū)的待測點的高程異常，從而求出他們的高程。

3 RTK技術(shù)在渠道測量中的優(yōu)點

1）工作效率高。傳統(tǒng)測量一段渠道橫斷面需要4～5人完成，而使用RTK一人即可勝任。在信號條件好的情況下，作業(yè)半徑在5 km范圍，適時定位采集數(shù)據(jù)，作業(yè)速度快，勞動強度低，節(jié)省了外業(yè)費用，提高了工作效率。

2）數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累。

3）作業(yè)條件寬松。RTK技術(shù)受通視、天氣、季節(jié)等因素的限制小，只要滿足設(shè)備的基本工作條件就能進行快速定位作業(yè)。設(shè)備操作簡易，易于使用。

4 斷面數(shù)據(jù)處理

在進行渠道斷面設(shè)計時需要的點與點格式多為距離、高程，RTK采集地形點保存的格式為三維坐標(biāo)格式，如下所示：

a21，，712259.307，5284749.241，52.904

a22，，712268.713，5284746.725，51.604

a23，，712282.038，5284744.54，50.604

我們應(yīng)用縱橫斷面數(shù)據(jù)處理軟件將采集的RTK斷面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為水利部門要求的常規(guī)格式：

0+000 ，5 ，2 ，0，54.88，1.62，54.69

0+200 ，6 ，3 ，0，54.63，1.45，54.67

5 斷面設(shè)計

依據(jù)外業(yè)斷面測量數(shù)據(jù)成果，利用計算機軟件繪制斷面現(xiàn)狀圖，設(shè)計人員根據(jù)水利要素，如設(shè)計渠道頂高程、水位、溝底、坡比等要素，繪制標(biāo)準斷面，即可得到渠道填挖土方等工作量，實現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化。

6 RTK高程精度的控制

遠離城市、水利工程基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)薄弱，等級平面與高程控制點匱乏，很多偏遠區(qū)域難以達到RTK精度擬合條件。針對水利特有的工作特點，為更好地發(fā)揮現(xiàn)代化技術(shù)，在高程精度方面，我們經(jīng)過實踐得到一定經(jīng)驗：①縮小作業(yè)半徑，一般控制在5 km范圍;②縱斷仍采用精密水準施測，控制線路精度，在控制范圍內(nèi)進行點高程校核。實踐證明，這一方法對提高工作質(zhì)量有著積極作用。

7 結(jié)束語

利用RTK進行水利工程測量不受天氣、地形、通視等條件的限制，斷面測量操作簡單，工作效率比傳統(tǒng)方法提高數(shù)倍，大大節(jié)省人力，這必將推動GPS RTK技術(shù)的在各領(lǐng)域的應(yīng)用。

[1]徐紹銓.GPS測量原理及應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2007.

[2]張正祿，李廣云，潘國榮.工程測量學(xué)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2005.