淺析GPS RTK在水利勘測中縱橫斷面測量的應(yīng)用效果

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步提高，水利勘測技術(shù)的不斷進(jìn)步，GPS RTK在水利勘測中的應(yīng)用會更加廣闊。本文就GPS RTK的使用原理、優(yōu)勢及其利用GPS RTK在施測縱橫斷面測量的方法進(jìn)行探討，希望給予有關(guān)人士有益的參考。

關(guān)鍵詞：控制網(wǎng)；RTK；測量方法

改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，為科技的進(jìn)步奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。在時代浪潮下，新的知識不斷在更新，水利勘測技術(shù)也在不斷進(jìn)步。作為水利勘測史上的一個質(zhì)的飛躍，GPS的產(chǎn)生為水利勘測注入了強(qiáng)大動力。隨著GPS技術(shù)的使用日漸成熟，產(chǎn)生了非常多的使用方法，其中常見的有靜態(tài)測量、動態(tài)測量等多種方法，同時具有極高的精度，有的可以達(dá)到cm級或者更高的mm級別。作為一種非常規(guī)的控制測量方法，GPS相對于傳統(tǒng)測量有著無可比擬的優(yōu)勢，具有操作簡單、精度高、速度快等巨大優(yōu)勢。

一、GPS RTK測量理論分析

在測量工作中，利用兩臺或兩臺以上的GPS接收機(jī)進(jìn)行同步觀測，然后對觀測結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算或者處理，能得到非常精密的WPS-84基線向量，把這組向量進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等工作，到最后就會得到兩點(diǎn)的坐標(biāo)，我們稱這種測量方法為靜態(tài)測量。但是，靜態(tài)測量不具有實(shí)時性。RTK技術(shù)就可以進(jìn)行實(shí)時測量，作為一種定位技術(shù)，它需要在兩個GPS接收機(jī)之間增加一套數(shù)據(jù)鏈，這樣做的目的就是為了把兩個完全獨(dú)立的GPS接收器進(jìn)行連接，形成一個有機(jī)統(tǒng)一的整體，基準(zhǔn)站利用工作電臺將實(shí)時信息傳輸至流動站，這種實(shí)時信息包括觀測數(shù)據(jù)與測站數(shù)據(jù)兩種。流動站再將基準(zhǔn)站穿來的信號進(jìn)行初步處理，將處理后的數(shù)據(jù)與流動站本身收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比與計(jì)算，就會得到兩站的基線值，再把坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和投影參數(shù)輸入進(jìn)去，最終得到實(shí)時觀測數(shù)據(jù)。綜上所述，實(shí)時GPS不再僅僅能夠進(jìn)行實(shí)時的信息傳輸，還能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的基本處理，處理能力也很強(qiáng)大[1]。

二、GPS RTK系統(tǒng)的測量方法

GPS測量的作業(yè)模式?jīng)Q定了GPS的測量方法，同樣，作業(yè)的方式、最大使用范圍以及對觀測時間的選擇決定了不同的作業(yè)模式。目前，作業(yè)模式通常來講比較常見的是靜態(tài)定位、動態(tài)定位等多種。

目前，GPS靜態(tài)定位主要用于在勘測階段進(jìn)行時，測繪出帶狀地形地貌圖形。同時，對河流通道、渠道以及公路施測縱橫斷面測量做數(shù)據(jù)上的支持，目前都普遍建設(shè)了控制網(wǎng)，能夠進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。并且實(shí)時GPS RTK動態(tài)測量定位技術(shù)在勘測階段也得到廣泛的應(yīng)用。RTK定位技術(shù)有個非常顯著的優(yōu)勢，那就是在保證GPS高精度的測量情況下，還具有實(shí)時性。這個優(yōu)勢在地形測量測繪、縱橫斷面的測量工作中十分明顯，RTK定位技術(shù)在其中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。

作為GPS測量技術(shù)發(fā)展史上的里程碑，實(shí)時動態(tài)RTK定位技術(shù)在很多領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大作用，與其相對的靜態(tài)定位與準(zhǔn)動態(tài)定位等定位模式，由于較差的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在很多情況下無法實(shí)時的計(jì)算出定位數(shù)據(jù)，更無法對觀測以及計(jì)算出的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查與核算，所以數(shù)據(jù)結(jié)果就會造成很大的誤差，難以保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量。同時在實(shí)際工作中需要對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行反復(fù)的計(jì)算以驗(yàn)證結(jié)果保證正確率，但是這樣做的結(jié)果就是工作效率低下。實(shí)時動態(tài)定位RTK技術(shù)對衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)不斷的觀察與監(jiān)測，建立了高效的無線通訊系統(tǒng)，對基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇也是非常高標(biāo)準(zhǔn)、高精度的。通過參考站、基準(zhǔn)點(diǎn)與流動站建立起立體的三維坐標(biāo)，從而提高了觀測的精準(zhǔn)度，減少了不必要的工作，從而提高了工作效率。

三、GPS測量的具體應(yīng)用

目前，在測量領(lǐng)域內(nèi)，GPS具有的高精度與高效率的優(yōu)勢使其得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。隨著GPS實(shí)時定位系統(tǒng)技術(shù)的不斷提高，GPS的未來發(fā)展前景廣闊。在水里測繪中，實(shí)時GPS RTK能夠勝任非常多的工作。

（一）布設(shè)控制系統(tǒng)與RTK測繪

利用GPS建立控制系統(tǒng)，對采集到的數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行平差，能獲取到高精度的坐標(biāo)，如前文所述，再利用其他措施獲取到三維坐標(biāo)，利用RTK技術(shù)進(jìn)行建站工作，最終就能達(dá)到不同比例尺的測繪圖要求[3]。利用GPS系統(tǒng)能夠大幅度提高工作效率，節(jié)省非常多的時間。在水利勘測中，由于勘測目標(biāo)的復(fù)雜性，長期以來，勘測工作具有一定的危險性。而采取GPS技術(shù)能夠準(zhǔn)確的對復(fù)雜水域進(jìn)行定位與勘測。

（二）河道帶狀圖以及渠道堤壩縱橫斷面測量

鑒于GPS的應(yīng)用靈活，經(jīng)常使用GPS動態(tài)測量來進(jìn)行控制工作。這種方法最大的優(yōu)勢在于不需要進(jìn)行點(diǎn)位之間的通視就能夠獲得即時的測點(diǎn)精度。進(jìn)行河道監(jiān)測時就可以采取沿線布控，這樣RTK技術(shù)的優(yōu)勢就可以得到發(fā)揮。其中一個重要原因在于RTK能夠經(jīng)過各項(xiàng)技術(shù)的組合應(yīng)用得到實(shí)時的三維坐標(biāo)，可以將采集對象的點(diǎn)位以及橫斷面上的點(diǎn)位坐標(biāo)。RTK技術(shù)可以對采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲與處理，然后錄入進(jìn)算計(jì)進(jìn)行編碼以及后期處理，就能夠自動繪制出河道或渠道的橫截面的地形圖[4]。通過RTK技術(shù)的應(yīng)用可以大量減少工作時間，提高工作效率。

（三）GPS在水利勘探中的具體應(yīng)用

水利勘探中最重要的一點(diǎn)在于準(zhǔn)確性，這就需要GPS具有很高的標(biāo)準(zhǔn)。對于其使用人員來說，主要對其以下部分進(jìn)行操作。

1.在水利區(qū)域找到控制點(diǎn)

水利勘探需要有一定的范圍，這就需要操作人員在水域內(nèi)設(shè)置控制點(diǎn)。設(shè)置好相應(yīng)的控制點(diǎn)之后對水域進(jìn)行排查。同時，勘測人員應(yīng)該進(jìn)行相關(guān)安全措施的保護(hù)，并對GPS進(jìn)行校對，準(zhǔn)備好相關(guān)儀器。

2.設(shè)置勘查路線

水利勘查人員在經(jīng)過初步的選取控制點(diǎn)之后，根據(jù)測繪目標(biāo)，與其他工作人員進(jìn)行協(xié)商，設(shè)定好規(guī)劃路線，按照GPS導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行河道的勘測。

3進(jìn)行存點(diǎn)

GPS有一個很重要的功能那就是能夠?qū)睖y人員所經(jīng)過的點(diǎn)進(jìn)行存儲。當(dāng)勘測人員在進(jìn)行勘測的過程中，要定時進(jìn)行存點(diǎn)，保證勘測數(shù)據(jù)的正常記錄。由于GPS的缺陷，對于較為隱秘的地區(qū)精度相對較低，所以勘測人員要及時地調(diào)整位置。

4.進(jìn)行取錄

勘探人員對河流的橫斷面進(jìn)行勘探時，要進(jìn)過不同的水域，這就要求勘探人員注意安全之外及時對數(shù)據(jù)進(jìn)行取錄。需要注意的是，GPS的單點(diǎn)定位時間應(yīng)該大于四道五分鐘。

5.繪制圖紙

勘探人員在進(jìn)行實(shí)時的勘測之后可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對勘測的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以自動進(jìn)行圖形繪制。在進(jìn)行繪制過程中，勘測人員及時的進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的檢查。

結(jié)語

隨著水利勘測技術(shù)水平的提高，GPS RTK技術(shù)也會不斷得到改進(jìn)。GPS RTK技術(shù)通過外圍作業(yè)就能夠?qū)拥勒?、水庫調(diào)研以及灌區(qū)治理等方面發(fā)揮著巨大作用，其不僅能夠滿足勘測對象的精度要求，而且具有傳統(tǒng)勘測技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢。尤其是在一些地質(zhì)條件極為復(fù)雜的地區(qū)，GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用使得勘測人員的危險系數(shù)降到最低，而且GPS RTK技術(shù)的操作簡單，使得工作人員能夠熟練的掌握，減少了勘測單位的培訓(xùn)成本?？傊?，GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用前景，在可以預(yù)見的時期內(nèi)具有巨大的發(fā)展前景。

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[3]余小龍，胡學(xué)奎.GPS RTK技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展前景[J].測繪通報，2007，（10）：39-41，44.

[4]江曉鵬，熊建華.GPS-RTK測量中坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型的適用性分析[J].價值工程，2014，（16）：314-315.