RTK在榮豐水庫庫區(qū)測量中的應用

張亮福

（福建安瀾水利水電勘察設計院有限公司福建龍巖 364000）

RTK在榮豐水庫庫區(qū)測量中的應用

張亮福

（福建安瀾水利水電勘察設計院有限公司福建龍巖 364000）

文章結合福建長汀縣榮豐水庫工程測量測量實際，利用RTK進行庫區(qū)數字測圖，通過對RTK各項指標的作業(yè)精度分析，表明RTK技術應用于水利水電大比例尺數字測圖，能有效提高工作效率，且能滿足水利工程測量精度要求。

GPS；RTK；地形測量；質量檢核

1 引言

福建長汀縣榮豐水庫總庫容1124萬立方米，屬中型水庫，主要水工建筑物有一座主壩、四座副壩、引水遂洞、壓力管道等，最大壩高51.5米。水庫建成后能新增灌溉面積6300畝，解決鄉(xiāng)鎮(zhèn)日供水量1.2萬噸，提高防洪能力，保護人口6萬人。庫區(qū)主要位于長汀縣大同鎮(zhèn)榮豐村和鐵長鄉(xiāng)臘石村，沿鐵長河兩岸呈帶狀分布，另有主要支流兩條,人口不多，土地平整，村莊房屋錯落有致，山林以小灌木為主，房屋不高，一層土房居多，為進行RTK測量提供極為有利條件。

RTK是一種載波相位動態(tài)實時差分定位測量系統(tǒng)，由基準站、流動站和數據鏈組成?；鶞收具B續(xù)跟蹤全部可見衛(wèi)星，流動站接收衛(wèi)星信號的同時，通過數據鏈接收基準站的信號，進行實時相位差分處理，然后根據相對定位的原理，實時解算出流動站的三維坐標及其精度。和常規(guī)測量相比，RTK測量需要的測量人員少，作業(yè)時間短，地物注記方便詳盡，誤差不會累積，不需通視，定位精度高，內業(yè)整理便捷清楚，極大地提高了工作效率，廣泛應用于測繪的各個領域。

2 RTK測量應用

2.1 控制測量

根據〈〈水利水電工程測量規(guī)范〉〉SL197-97中的要求，為了給GPSRTK測量提供基準點，并能方便的進行RTK質量控制，在整個庫區(qū)范圍內先進行靜態(tài)D級GPS網和四等電磁波測距三角高程布設好基本控制。

2.2 RTK測量

本項目測量儀器采用中海達標精度為±(2.5m+ 1ppm)V9雙頻雙星型三臺套。

主要任務是進行淹沒線界樁測設和完成大面積的耕地以及植物稀少的山坡地形測量。界樁的測設精度按照〈〈水利水電工程測量規(guī)范〉〉SL197-97要求，采用RTK進行，按Ⅰ類界樁（高程中誤差為0.1m）進行測設。

由于本庫區(qū)呈帶狀分布，RTK作業(yè)區(qū)在兩個盆地內，基準站選取在盆地邊的兩個山頭上面，就能夠有效控制整個作業(yè)區(qū)。山頭視野開闊，周圍沒有什么障礙物，植物稀少矮小，離作業(yè)區(qū)上下游距離適中，周圍無高度角超過10度的障礙物，沒有GPS反射物，遠離大功率無線電發(fā)射源和高壓電線，能保證測區(qū)內RTK移動站信號良好。參數計算采用四參數加高程擬合法，主要步驟如下：1）架設好基準站，然后使用手簿新建工程，設置好基本投影參數；2）使用流動站到三個及以上已知高等級控制點測量固定解狀態(tài)下的坐標；3）求解參數：依次輸入已知控制點的成果坐標，并指定之前RTK測量獲得控制點對應的坐標，解算的結果旋轉在0度左右，縮放在0.9999和1.0000之間，高程殘差和平面殘差數值很小，就說明參數解算正確，確認無誤后，保存參數后應用。4）檢核：使用應用參數后的RTK流動站，測量一個已知的控制點，并檢查觀測坐標值與成果坐標的互差。

在庫區(qū)測量中，RTK移動站測量主要采用單兵作站，由經驗豐富的測量人員進行地形地物測量采集，每天測量前規(guī)劃好線路和范圍，不至于和其它作業(yè)人員任務交叉重合。RTK基準站和作業(yè)范圍見圖1。

2.3 質量檢核

RTK測量過程中進行質量檢核目的是檢查RTK測量成果質量，保證外業(yè)測量成果的可靠性。

圖1 RTK基準站和庫區(qū)作業(yè)范圍

檢查RTK測量成果質量的方法主要有三點：①已知點檢核比較法，就是在RTK觀測時，選取一些高精度的已知點進行測量，然后進行成果比對，這種方法檢校效果好，使用方便，在現實工作中被大量應用；②重測比較法，在重新初始化后，重測已測過的點，對兩次的測量結果進行比較，這種方法主要用于同一天的上下午的不同時段，和對于觀測條件很差，初始化時間很長的地段，可以有效剔除部分粗差；③電臺變頻實時檢測法，在測區(qū)建立兩個或兩個以上的基準站，每個基準站用不同的頻率發(fā)射差分改正數據，流動站在測量一點后通過調整接收頻率，以另一個基準站的數據進行再次測量，對兩次測量成果實時比較。這種方法對設備的臺數要求高，實際測量中應用得很少。

該工程檢查RTK測量成果質量的方法采用已知點檢核比較法，RTK移動站測量的同時，隨時測設先在庫區(qū)布設的D級GPS網上的各個控制點，進行坐標和高程比對。具體的的坐標差結果看下表。

表1 GPS RTK較差統(tǒng)計

從上表可以看出，利用RTK進行圖根加密測量和進行碎部測量，點位平面誤差絕對值小于5CM，精度滿足〈〈水利水電工程測量規(guī)范〉〉要求。

2.4 RTK測量的局限性

影響RKT作業(yè)的因素源于GPS系統(tǒng)的局限性，GPS衛(wèi)星信號頻率高但功率較低，不易穿透可能阻擋衛(wèi)星和接收機之間的障礙物。房屋樹木會阻擋、反射、折射衛(wèi)星信號，所以在樹木茂盛和房屋較多較高的地方不易得到固定解，要遠離周圍有高壓線手機信號塔等電磁較強物，否則會影響精度；一天中的不同星歷也會影響觀測精度，這都是在實際測量過程中要注意的。

2.5 RTK測量中遇到的問題

榮豐水庫庫區(qū)主要由盆地和狹谷地組成，對天通視好的盆地，RTK能充分發(fā)揮出測量速度快，外業(yè)量小的優(yōu)點。狹谷地區(qū)和樹木、房屋密集區(qū)，衛(wèi)星信號差，RTK無法進行得到固定解，是庫區(qū)測量中遇到的最大問題，為了解決這個問題，我們專門抽出三個人采用常規(guī)全站儀測圖，將RTK和全站儀合理搭配運用，較好地完成整個庫區(qū)測量工作。

3 結束語

利用RTK進行庫區(qū)測量，能有效節(jié)省人力物力，極大的提高了工作效率，成果滿足精度要求，可靠性高，減輕了外業(yè)工作人員的工作強度，且不受通視條件限制，適應數字化成圖需要，縮短了成圖周期，具有較好的經濟效益和社會效益，在水利水電測量中有廣闊的應用前景。測量過程中，GPS信號不好的狹谷地區(qū)和樹木、房屋密集區(qū)，還要進行常規(guī)測量，所以RTK技術還不能完全替代常規(guī)測量。

整個榮豐水庫庫區(qū)測量實施中由于采用RTK測量技術，使測量任務在規(guī)定的時間里順利完成。工作小組在20天完成了2.8平方公里的地形圖測設，埋設了90個界樁點，比常規(guī)全站儀測量節(jié)省了大量時間，為水庫工程順利開工創(chuàng)造了有利條件。

［1］徐紹銓,等.GPS測量原理和應用［M］.武漢大學出版社，2003.

［2］水利水電工程測量規(guī)范（規(guī)劃設計階段）SL 197-97［S］.中國水利水電出版社.

［3］李征航，黃勁松.GPS測量與數據處理［M］.武漢大學出版社，2005.