GPS RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用研究

【摘要】隨著工程建設(shè)進(jìn)程的不斷深入，測(cè)量技術(shù)也受到了越來越高的技術(shù)要求。傳統(tǒng)的測(cè)量方法由于受到通視及作業(yè)環(huán)境及條件的限制和影響，因而工作效率不是很高。而GPS RTK技術(shù)能實(shí)時(shí)定位工程項(xiàng)目中的觀測(cè)點(diǎn)，具有作業(yè)量小、測(cè)量精度及工作效率高等顯著優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用在各項(xiàng)工程建設(shè)中。本文首先簡(jiǎn)單介紹GPS RTK技術(shù)的工作原理，其次就GPS RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中具有的優(yōu)勢(shì)展開分析，最后從誤差控制及提高測(cè)量質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面對(duì)GPS RTK技術(shù)測(cè)量質(zhì)量的保障措施進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】GPS RTK技術(shù)；水利工程測(cè)量；應(yīng)用研究

引言

水利工程建設(shè)隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，也取得了顯著的進(jìn)步。然而，在投入建設(shè)的大部分水利工程中，通常位于比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，具備非常少的高級(jí)測(cè)量控制點(diǎn)，使得水利工程的測(cè)量及施工面臨著極大的困難。隨著GPS技術(shù)的開發(fā)和使用，各項(xiàng)工程建設(shè)已加大了GPS RTK技術(shù)在測(cè)量操作中的應(yīng)用力度。由于此種測(cè)量技術(shù)具有高效率、高精度以及強(qiáng)實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，目前已成為一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，極大程度上促進(jìn)了水利工程的效率和質(zhì)量。

1、GPS RTK技術(shù)的工作原理

GPS技術(shù)指的是全球衛(wèi)星定位技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)在全球各個(gè)領(lǐng)域均得到了非常廣泛的應(yīng)用。而RTK指的是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，此技術(shù)在水利工程中測(cè)量中，發(fā)揮著實(shí)時(shí)提供測(cè)量控制點(diǎn)坐標(biāo)系的三維定位結(jié)果的作用，其結(jié)果甚至能精確到厘米級(jí)的定位。在水利工程的測(cè)量工作中，RTK的技術(shù)基礎(chǔ)為GPS技術(shù)，二者共同構(gòu)成了GPS RTK技術(shù)體系[1]。

RTK技術(shù)是一種在觀測(cè)載波相位值的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，其有效結(jié)合了數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)與GPS測(cè)量技術(shù)，并能提供處于制定坐標(biāo)系中的測(cè)站點(diǎn)的三維定位結(jié)果，其測(cè)量精度達(dá)到了厘米級(jí)別。RTK測(cè)量系統(tǒng)一般由基準(zhǔn)站接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈及流動(dòng)站接收機(jī)三部分共同組成。分析GPS RTK技術(shù)的工作原理，在采取RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的過程中，通過應(yīng)用工程流動(dòng)站的GPS接收機(jī)，從而在觀測(cè)GPS衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，采集并記錄相應(yīng)信息。同時(shí)，GPS接收機(jī)將基準(zhǔn)站發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行接收，并將基準(zhǔn)站測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算處理。然后通過利用整周模糊度的求解技術(shù)處理測(cè)量的數(shù)據(jù)，將整周模糊度求解出來，最后便得到了精確度達(dá)到了毫米級(jí)別的測(cè)量數(shù)據(jù)。

2、GPS RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中具有的優(yōu)勢(shì)

2.1 GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中具有的優(yōu)勢(shì)

在水利工程的測(cè)量工程中運(yùn)用GPS技術(shù)，能滿足各測(cè)量站之間不需要進(jìn)行通視的需求。通過GPS的定位技術(shù)，可以有效保障水利工程嚴(yán)格按照工程圖紙的設(shè)計(jì)開展各項(xiàng)施工操作，充分簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)施工中，各測(cè)量站之間必須保持通視這一繁瑣工序，加快了工程的進(jìn)度。此外，在水利工程測(cè)量中運(yùn)用GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行觀測(cè)，其消耗的時(shí)長(zhǎng)通常為30分鐘至40分鐘，大大縮短了觀測(cè)時(shí)間。在采用GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行操作時(shí)，流程簡(jiǎn)便，操作性強(qiáng)，具有較高的自動(dòng)化程度。水利工程的測(cè)量工作人員只需將天線對(duì)中整平后，將該天線的高度測(cè)量出來，再將電源打開，即可進(jìn)行工程自動(dòng)測(cè)量的觀測(cè)[2]。

2.2 RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中具有的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比較，RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）各測(cè)量站點(diǎn)之間不需要進(jìn)行通視，得出的觀測(cè)值是相互獨(dú)立，因而不會(huì)出現(xiàn)誤差積累傳播。

（2）RTK技術(shù)通過采取實(shí)時(shí)處理，在2內(nèi)便了將測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)準(zhǔn)確測(cè)出。

（3）提高工程的測(cè)量精度。RTK測(cè)量技術(shù)能對(duì)地形點(diǎn)和地物點(diǎn)的坐標(biāo)，以及地圖中的圖根控制點(diǎn)進(jìn)行快速測(cè)定，此種方法在加大程度上減少了水利工程在實(shí)際測(cè)量過程中，眾多不必要的測(cè)量操作，不但減少了工作人員的作業(yè)量，同時(shí)充分保障了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

（4）RTK測(cè)量技術(shù)中具備專業(yè)性較強(qiáng)的測(cè)圖軟件，在野外進(jìn)行測(cè)量操作時(shí)，能將所需要的電子地圖進(jìn)行快速生成，并在參考已得出的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開展工程的施工放樣操作。

3、GPS RTK技術(shù)測(cè)量質(zhì)量的保障措施

3.1 誤差控制措施

隨著水利工程測(cè)量工作對(duì)GPS RTK技術(shù)愈發(fā)廣泛的應(yīng)用，測(cè)量誤差等問題也逐漸暴露出來。在GPS RTK技術(shù)測(cè)量出現(xiàn)誤差時(shí)，通常從GPS技術(shù)著手進(jìn)行誤差控制。當(dāng)衛(wèi)星出現(xiàn)了一定的錯(cuò)誤時(shí)，GPS便發(fā)生了軌道誤差，但此種誤差在水利工程的測(cè)量中，對(duì)測(cè)量值的影響比較小，因而可以忽略不計(jì)。從RTK作業(yè)角度分析，當(dāng)使用的天線發(fā)生了相位變化，便會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差的產(chǎn)生，針對(duì)此種誤差，只要將天線進(jìn)行檢驗(yàn)校正便可實(shí)現(xiàn)誤差控制。

此外，信號(hào)傳播出現(xiàn)的誤差同樣對(duì)水利工程的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。GPS信號(hào)傳播出現(xiàn)誤差主要由自然環(huán)境造成。在一天的中午，電離層造成的干擾是最大的，此時(shí)共用的衛(wèi)星數(shù)量少，因而導(dǎo)致初始化時(shí)間過長(zhǎng)而無法進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果。因此，測(cè)量人員需選擇適宜的作業(yè)時(shí)段。然而，對(duì)于RTK技術(shù)在使用過程中出現(xiàn)的多路徑效應(yīng)誤差，以及由于信號(hào)干擾導(dǎo)致的誤差，通常采用的誤差控制措施便是在實(shí)際工程測(cè)量過程中，加強(qiáng)對(duì)周邊環(huán)境的檢測(cè)，通過盡量遠(yuǎn)離無線電、電磁波及雷達(dá)站等信號(hào)干擾源，實(shí)現(xiàn)測(cè)量誤差的最大化控制[3]。

3.2 提高工程測(cè)量質(zhì)量措施

目前，提高水利工程測(cè)量質(zhì)量的方法通常從RTK測(cè)量技術(shù)方面入手，常見的為已知點(diǎn)檢核比較法。此種方法以RTK技術(shù)測(cè)出的測(cè)量點(diǎn)三維坐標(biāo)為基礎(chǔ)，通過比較檢核這些坐標(biāo)點(diǎn)，明確測(cè)量過程中誤差的所在，并進(jìn)行有效的解決及控制。此外，重測(cè)比較法也常用于提高工程的測(cè)量質(zhì)量。重測(cè)比較法指的是對(duì)工程測(cè)量中確定無誤的精度較高的控制點(diǎn)，以及已經(jīng)經(jīng)過測(cè)量的多個(gè)RTK進(jìn)行重新測(cè)量，在將新測(cè)得的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而發(fā)現(xiàn)問題所在，并采取行之有效的解決措施。此外，在提高水利工程的測(cè)量質(zhì)量操作中，還可采用電臺(tái)的變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)等方法[4]。

4、結(jié)語

綜上可知，隨著社會(huì)建設(shè)進(jìn)程的不斷深入，我國(guó)水利工程建設(shè)也取得到顯著的進(jìn)步。如何在保障工程測(cè)量精度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)量效率的有效提高，已成為眾多工程建設(shè)人員面臨的重要課題。由于RTK測(cè)量技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高，能將地形點(diǎn)和地物點(diǎn)的坐標(biāo)，以及地圖中的圖根控制點(diǎn)進(jìn)行快速測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)，因而為充分保障水利工程的測(cè)量質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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[3]尹景偉.淺談GPS RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].江蘇水利，2012（11）：325-326.

[4]陶歆貴.GPS RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].銅業(yè)工程，2013，8（02）：256.