RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量的作用分析

□宋德軍(黔南州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院)

0 引言

我國(guó)的水資源總體來說比較豐富，很多水利工程都分布在山區(qū)，給水利工程的測(cè)量工作帶來了很大的困難。隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，新的科學(xué)的測(cè)量方法逐漸取代了傳統(tǒng)的測(cè)量方法，RTK技術(shù)就是其中一種。該項(xiàng)技術(shù)能夠克服地質(zhì)條件復(fù)雜的難題，提高測(cè)量精度，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。未來在我國(guó)水利工程測(cè)量中的應(yīng)用范圍也將會(huì)越來越廣泛。

1 RTK的基本原理及其優(yōu)勢(shì)

1.1 RTK基本原理

RTK技術(shù)是一種常用的水利測(cè)量技術(shù)，它屬于GPS測(cè)量技術(shù)的一種，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，主要包含3個(gè)方面的內(nèi)容：第一，RTK技術(shù)包含多個(gè)數(shù)據(jù)鏈，可以說，RTK數(shù)據(jù)的獲取就是依靠這些數(shù)據(jù)鏈得來的。第二，基準(zhǔn)站接收機(jī)，基準(zhǔn)站接收機(jī)是用來接受和分析數(shù)據(jù)的一個(gè)中轉(zhuǎn)站，它能夠方便工作人員獲取數(shù)據(jù)。第三，流動(dòng)站接收機(jī)。流動(dòng)站接收機(jī)的作用是將一些難以觀測(cè)到的、地形比較復(fù)雜地區(qū)的測(cè)量信息進(jìn)行收集和記錄。其工作原理首先是工作人員要把GPS接收機(jī)分別安放在已有的基準(zhǔn)站上，然后對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，將所觀測(cè)到的數(shù)據(jù)輸送給流動(dòng)觀測(cè)站，然后再根據(jù)數(shù)據(jù)測(cè)算出準(zhǔn)確的地點(diǎn)。

1.2 RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的優(yōu)點(diǎn)

①工作效率高。工作效率明顯提高是RTK技術(shù)明顯區(qū)別于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，通常情況下，對(duì)于地形和地勢(shì)條件普通的地區(qū)，使用RTK技術(shù)能夠測(cè)量8 km以內(nèi)的測(cè)量范圍，而且不需要使用大量的人力、物力和財(cái)力，減少資源浪費(fèi)的同時(shí)還能夠提高工作效率，減輕工作人員的勞動(dòng)量。②定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠。RTK技術(shù)是在GPS技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，繼承了GPS的眾多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行了創(chuàng)新。RTK技術(shù)的測(cè)量范圍比較廣闊，只要按照使用程序進(jìn)行操作，在滿足一定條件的情況下盡量減小誤差就能夠提高定位精度，同時(shí)得到的數(shù)據(jù)也是相對(duì)精確的。由于RTK技術(shù)的使用條件比較簡(jiǎn)單，能夠使用在相對(duì)復(fù)雜的地勢(shì)條件中，而且不需要花費(fèi)太多的人力，減少了意外事故的發(fā)生，最大程度上保證了數(shù)據(jù)和人員的安全性。③降低了作業(yè)條件要求。傳統(tǒng)的測(cè)量方法對(duì)于地勢(shì)、地形、外界自然環(huán)境的要求較高，只有滿足這些規(guī)定的要求時(shí)才能夠進(jìn)行測(cè)量。RTK技術(shù)與傳統(tǒng)的測(cè)量方式之間有很大的差別，它對(duì)于作業(yè)環(huán)境的要求并不高，因此，其應(yīng)用范圍較大，不容易受到外界環(huán)境的影響。④操作簡(jiǎn)便，容易使用，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量方式而言，RTK技術(shù)測(cè)量操作更加方便簡(jiǎn)單，對(duì)于工作人員的技術(shù)要求也沒有那么嚴(yán)格，只需要在測(cè)量前對(duì)基準(zhǔn)站的準(zhǔn)確坐標(biāo)進(jìn)行記錄，然后就可以進(jìn)行正式測(cè)量了，通過一系列的數(shù)據(jù)收集和處理工作就能夠繪制出地形圖。RTK處理技術(shù)還有一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)就是其自動(dòng)化和智能化程度較高，因此，很容易將接收到的信息進(jìn)行處理。

2 水利測(cè)量工程對(duì)RTK技術(shù)的應(yīng)用

2.1 對(duì)河道地形圖進(jìn)行測(cè)量

對(duì)河道地形圖進(jìn)行測(cè)量是RTK測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于水利測(cè)量工作中的一個(gè)重要體現(xiàn)之一。由于河道地形圖的測(cè)量工作比較復(fù)雜，因此，需要發(fā)揮RTK技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行測(cè)量。河道地形圖的測(cè)量絕大多數(shù)的工作都是在水下開展的，水下的形式難以把握，而人眼又無法看到，所以工作人員必須合理運(yùn)用RTK技術(shù)，確保所獲取的地形資料準(zhǔn)確無誤。傳統(tǒng)的測(cè)量方法是通過3桿分度儀、6分儀以及全站儀等幾個(gè)儀器開展的，不過這種測(cè)量方法存在很大的缺陷，如測(cè)量所花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，等到測(cè)量結(jié)果分析出來以后地形情況已經(jīng)發(fā)生了變化，測(cè)量結(jié)果已不符合實(shí)際情況；測(cè)量的范圍不夠廣泛，且測(cè)量結(jié)果的精確度不高；測(cè)量所需要花費(fèi)的人力資源較多。以上這些問題都迫切需要革新傳統(tǒng)的測(cè)量方法，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，RTK技術(shù)在河道地形圖測(cè)量中的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。在具體的實(shí)踐中，使用RTK技術(shù)進(jìn)行河道測(cè)量的步驟如下：首先將所需要使用的儀器與筆記本電腦相連接，然后通過控制電腦對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行定位和觀測(cè)。其次，將測(cè)量所得的數(shù)據(jù)輸入到筆記本電腦里，然后再通過軟件進(jìn)行處理，就得到了測(cè)量地形圖。這樣得到的河道地形圖與實(shí)際情況相符，所有過程的時(shí)間并不長(zhǎng)，因此，測(cè)量的精度較高，工作人員的工作量也較少。

2.2 對(duì)加密控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量

對(duì)加密控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量是測(cè)量工作中的重點(diǎn)內(nèi)容之一，同時(shí)也是難點(diǎn)。上文中已經(jīng)提到我國(guó)大多數(shù)的水利工程都在偏遠(yuǎn)的山區(qū)，因此，控制點(diǎn)很難設(shè)置。過去通常都是采用傳統(tǒng)的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，通過距儀導(dǎo)線和3角網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量，這樣的測(cè)量方式不僅需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，而且容易受到外界自然環(huán)境的影響，精確度也不高。而RTK技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地改善這種情況，不僅方便快捷而且精確度較高，只需要保證在測(cè)區(qū)的15 km范圍內(nèi)有3個(gè)以上的測(cè)控點(diǎn)就可以開展測(cè)量工作。

2.3 對(duì)數(shù)字化地形圖進(jìn)行測(cè)量

采用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，不僅可以進(jìn)行快速定位，對(duì)坐標(biāo)結(jié)果還能得到實(shí)時(shí)掌握，因此，可以對(duì)地形進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)要進(jìn)行地形測(cè)量時(shí)，可以根據(jù)地形的情況繼續(xù)測(cè)量，也可以在數(shù)據(jù)采集的功能下進(jìn)行，對(duì)于采集完成后的地形點(diǎn)將以圖形的方式顯現(xiàn)，然后形成數(shù)字化管道地形圖。

2.4 RTK配合測(cè)深儀進(jìn)行水域斷面測(cè)量

這部分工作主要對(duì)水域的斷面進(jìn)行測(cè)量，首先需要利用現(xiàn)有地形圖初步設(shè)計(jì)河道斷面的位置，而后進(jìn)行實(shí)地勘探確定基點(diǎn)并得到基點(diǎn)的平面坐標(biāo)以及高程等參數(shù)。借助計(jì)算機(jī)記錄好各個(gè)斷面基點(diǎn)的3維坐標(biāo)，通過內(nèi)業(yè)處理完成斷面的航線設(shè)計(jì)。采集數(shù)據(jù)時(shí)要實(shí)時(shí)校核數(shù)據(jù)的精度及準(zhǔn)確性。最終將所得的3維坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，必要時(shí)需進(jìn)行補(bǔ)測(cè)工作。只有將所有數(shù)據(jù)校核完畢后，才能經(jīng)專業(yè)處理軟件繪出各航段斷面圖形。

3 RTK在作業(yè)中容易出現(xiàn)的問題及解決措施

3.1 受衛(wèi)星狀況限制

RTK測(cè)量技術(shù)主要是通過衛(wèi)星獲取測(cè)量數(shù)據(jù)的，如果測(cè)區(qū)無法被衛(wèi)星所覆蓋，那么測(cè)量的數(shù)值的準(zhǔn)確性就無法得到保障，特別是對(duì)于一些高山峽谷以及城市的高樓林立處，信號(hào)可能被遮擋從而導(dǎo)致測(cè)量數(shù)值出現(xiàn)偏差。對(duì)于這種情況，在實(shí)施作業(yè)的過程中就需要通過星歷預(yù)告配合進(jìn)行測(cè)量。

3.2 數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小的問題

RTK測(cè)量數(shù)據(jù)的傳輸需要通過數(shù)據(jù)鏈，而數(shù)據(jù)鏈的傳輸如果遇到高山或者是較高的建筑物時(shí)就無法順利開展，對(duì)于這種情況則需要將基準(zhǔn)站的海拔位置提高，使其位于測(cè)量區(qū)域的最高點(diǎn)。

3.3 精度和穩(wěn)定性問題

雖然RTK測(cè)量對(duì)于自然環(huán)境的要求不高，但是其容易受到衛(wèi)星狀態(tài)的影響，從而影響其精確度，為了解決這個(gè)問題需要重復(fù)測(cè)量或者是增加校核的次數(shù)，提高測(cè)量結(jié)果的精確度。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用有效的提高了水利工程的測(cè)量水平，為水利工程的順利開展奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)促進(jìn)了我國(guó)水利事業(yè)的發(fā)展。在具體的應(yīng)用實(shí)踐中需要注意提高工作人員的工作責(zé)任心、合理使用儀器，提高計(jì)算的精確性，以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。鑒于RTK測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于我國(guó)水利事業(yè)發(fā)展的重要性，因此，本文研究這個(gè)課題具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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