GPS—RTK技術(shù)在河道測量中的運(yùn)用分析

安徽長江河道測繪研究院 241000

摘要：隨著工程建設(shè)進(jìn)程的不斷深入，對測量技術(shù)提出了更高的測量要求，傳統(tǒng)的測量方法受作業(yè)環(huán)境和通視的限制，工作效率低。新的GPS-RTK測量技術(shù)，測量精度高、作業(yè)量小、工作效率高，被廣泛的應(yīng)用于河道測量，本文講述了GPS-RTK測量技術(shù)的概念和特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了GPS-RTK測量技術(shù)在河道測量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK技術(shù)；河道測量；GIS；河道沖淤

GPS-RTK技術(shù)是現(xiàn)代測量技術(shù)中高效率、高精度的測量技術(shù)之一，GPS-RTK技術(shù)通過流動站和基準(zhǔn)站測量數(shù)據(jù)信息的接收以及分析處理來完成測量工作。GPS-RTK技術(shù)在地理測量和水利建設(shè)方面應(yīng)用越來越廣泛，在河道斷面測量和河道地形圖的測量應(yīng)用中，提高了工作效率，節(jié)省了工作時(shí)間，滿足了水利工程設(shè)計(jì)的要求，為水利部門快速精準(zhǔn)的提供河道的決策依據(jù)和基礎(chǔ)測繪的資料。

一、GPS-RTK技術(shù)的概念和特點(diǎn)

1、GPS-RTK技術(shù)的概念

GPS-RTK技術(shù)是利用載波相位動態(tài)實(shí)時(shí)差分方法進(jìn)行測繪和測量的新型技術(shù)。[1]該技術(shù)要求把RTK基站架設(shè)在測繪要求的已知點(diǎn)上，不斷發(fā)射無線電信號，根據(jù)測繪要求利用GPS接收機(jī)為流動站及時(shí)接收基站發(fā)出的信號，使流動站與基站構(gòu)成基線，進(jìn)行實(shí)時(shí)測繪。

2、GPS-RTK技術(shù)的特點(diǎn)

2.1GPS-RTK技術(shù)的自動集成化程度高，能夠降低人工操作的誤差率，有效保證測量的精確度；

2.2GPS-RTK技術(shù)的測量速度快，節(jié)省測量時(shí)間，滿足測量人員對測量精度空間信息的要求，提高野外作業(yè)的效率；

2.3GPS-RTK技術(shù)的測量工具安全可靠，定位誤差小，可以將數(shù)據(jù)精確到厘米。

二、GPS-RTK技術(shù)在河道測量中的應(yīng)用

1、GPS-RTK技術(shù)在河道斷面測量的應(yīng)用

1.1在已有地形圖上選取垂直于河道斷面的軸線的斷面位置，將位置線完整輸入GPS手薄中，包含首尾斷點(diǎn)的坐標(biāo)，然后要進(jìn)行實(shí)地測量。陸地部分測量時(shí)，在G PS手簿記錄位置實(shí)地采集數(shù)據(jù)點(diǎn)并記錄測點(diǎn)屬性，根據(jù)測量要求斷面點(diǎn)的采集密度要求應(yīng)沿著河道的斷面線方向?qū)γ恳粋€(gè)發(fā)生變化的地形點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確地測量，并保證測點(diǎn)間距滿足測量比例尺和技術(shù)設(shè)計(jì)要求。水下部分采用G PS-RTK技術(shù)配合測深桿、測繩、測深儀等進(jìn)行水下三維點(diǎn)數(shù)據(jù)采集。對于水面寬闊水較深的河道，可以使用測深儀測出水深，對于較淺的河段采用測深桿進(jìn)行水深測量。通過GPS-RTK獲取水面高程和平面位置，根據(jù)對應(yīng)的水深值可求得水下地形點(diǎn)的高程。

1.2測量結(jié)束后要對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，測量結(jié)果滿足精度要求，利用專業(yè)斷面圖繪圖軟件繪制河道斷面圖，并進(jìn)行豬呢也的數(shù)據(jù)格式整理。斷面圖要反應(yīng)斷面點(diǎn)的高程與平距的關(guān)系、斷面基點(diǎn)坐標(biāo)、斷面線方位角、斷面點(diǎn)屬性、繪圖比例尺、斷面名稱等。

2、GPS-RTK技術(shù)在測量河道帶狀圖的應(yīng)用

2.1在河道附近選擇合適的地方設(shè)立基準(zhǔn)站，完成準(zhǔn)備工作。水下地形圖測量可以采用RTK技術(shù)結(jié)合測深儀的方式對河道水下部分地形進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集。陸地部分的測量可以收集測區(qū)內(nèi)已有地形圖進(jìn)行修測或全面實(shí)測，測量方法可直接利用R TK方法進(jìn)行三維點(diǎn)采集，然后將現(xiàn)場采集的三維點(diǎn)信息導(dǎo)入地形圖成圖軟件中，按照國家規(guī)定的圖式要求進(jìn)行地形繪制。

2.2在地形圖繪圖軟件中建立DTM三角網(wǎng)，根據(jù)圖面高程點(diǎn)生成DEM或根據(jù)數(shù)據(jù)文件生成DTM。刪除不需要參加高程建模的三角網(wǎng)，對符合地形特點(diǎn)的三角形進(jìn)行重構(gòu)，必要時(shí)加入山脊線、坎邊線、山谷線等地性線，保證D TM三角網(wǎng)與實(shí)際地形保持一致。

2.3繪制等高線時(shí)，需根據(jù)地形圖比例尺條件、地形類別參照水利測量規(guī)范設(shè)置擬合方式、等高距，然后，對生成的等高線根據(jù)實(shí)際地形情況進(jìn)行手動修改，以滿足測量規(guī)范和測量技術(shù)要求。

2.4河道帶狀地形圖的測繪還需要對水利要素和水利參數(shù)進(jìn)行實(shí)地測量并標(biāo)注于地形圖上。繪制好的河道帶狀地形圖產(chǎn)品，應(yīng)滿足《數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收的規(guī)定》。

三、關(guān)于測量數(shù)據(jù)與GIS系統(tǒng)的融合

1、GIS系統(tǒng)的概述

地理信息系統(tǒng)（GIS）是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的新興技術(shù)圍繞地理信息系統(tǒng)技術(shù)的研究和開發(fā)應(yīng)用，形成了一門邊緣性、交叉性學(xué)科，是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，地理信息系統(tǒng)可以按空間位置或地理坐標(biāo)對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，并有效的管理數(shù)據(jù)，研究各種空間實(shí)體以及空間實(shí)體的相互關(guān)系。該系統(tǒng)可以通過對眾多因素的綜合分析，迅速的獲得滿足應(yīng)用蘇需要的信息，并以數(shù)據(jù)、圖形或地圖等形式表達(dá)處理的結(jié)果。

2、數(shù)據(jù)測量與GIS系統(tǒng)的融合

GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)在野外采集數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)據(jù)后處理軟件將采集的數(shù)據(jù)從GPS的接收機(jī)存儲單元傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上，相關(guān)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單處理得到有效數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入GIS數(shù)據(jù)庫，GIS系統(tǒng)根據(jù)測量所需要的最終結(jié)果進(jìn)行合理處理。

四、利用GIS系統(tǒng)對河道沖淤進(jìn)行分析

利用GIS方法研究河道泥沙運(yùn)動問題是一種大膽嘗試。GIS可以對泥沙輸移實(shí)現(xiàn)可視化和定量化，結(jié)合來水來沙等資料進(jìn)行研究，更加科學(xué)和準(zhǔn)確。該方法利用整個(gè)地形圖的全部地形信息，其對測圖的利用效率和數(shù)據(jù)采集的精度是斷面地形法無法比擬的。GIS方法具有強(qiáng)大空間分析能力和三維表達(dá)能力。整個(gè)計(jì)算過程，包括斷面分析、槽蓄量計(jì)算、三維表面生成、地圖數(shù)字化、沖淤變化分析可在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)完成，提高了工作效率，并將河床變化定性描述進(jìn)一步提高到定量表達(dá)的水平。該方法沖淤部位空間分析能力強(qiáng)、計(jì)算精度高、河道形態(tài)顯示直觀，具有河道沖淤的實(shí)踐意義和推廣價(jià)值。

GIS技術(shù)對河道沖淤變化的分析，在沖淤部位的空間、河道形態(tài)的顯示分析方面都有突出能力，進(jìn)一步加強(qiáng)河流水沙數(shù)學(xué)模型和其他相關(guān)分析相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對河勢河床演變時(shí)變特征的動態(tài)模擬和預(yù)測局部重點(diǎn)河段的河床演變趨勢，可以預(yù)測洪澇災(zāi)害的崩岸區(qū)域，可以及時(shí)采取措施使河勢較好地得到控制，實(shí)現(xiàn)崩岸區(qū)域的實(shí)時(shí)預(yù)警，使河勢河床變化由定性描述提高到定量表達(dá)的水平，為防洪減災(zāi)對策研究提供決策支持。隨著河道數(shù)字化測圖技術(shù)的發(fā)展和推廣、河道監(jiān)測資料基本數(shù)據(jù)庫的建立，大量的地圖矢量化工作將得以減輕，基于GIS的河道沖淤變化分析方法將更具潛力。

結(jié)束語

GPS-RTK技術(shù)是目前測量最精確、應(yīng)用效果最好的測量技術(shù)之一，測量精度比較高，并且能夠快速獲取三維坐標(biāo)點(diǎn)信息。GPS-RTK技術(shù)測量過程中自動集成化程度高，操作步驟更加方便快捷，提高了測量工作的質(zhì)量和效率。GPS-RTK技術(shù)在河道斷面的測量和河道帶狀圖的測量中廣泛應(yīng)用。GPS-RTK技術(shù)因技術(shù)限制，在測量的過程中會受到障礙物的干擾。在高山峽谷區(qū)的河道測量中，GPS信號容易被高山遮擋，導(dǎo)致無法獲取準(zhǔn)確固定值。但是隨著GPS-RTK技術(shù)的逐漸完善，多星導(dǎo)航技術(shù)的成熟發(fā)展，儀器設(shè)備將可以同時(shí)接收俄多國的導(dǎo)航信號并進(jìn)行位置解算，G PS-RTK技術(shù)將會在今后測量工作尤其是河道測量中得到更廣泛的應(yīng)用。

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