GPS RTK技術在水利工程測量中應用

■趙春艷

(唐山市水利規(guī)劃設計研究院 河北唐山063000)

GPS RTK技術在水利工程測量中應用

■趙春艷

(唐山市水利規(guī)劃設計研究院 河北唐山063000)

隨著國民經濟發(fā)展及環(huán)境需要，政府加大了對水利工程的投入，提高水利工程效率顯得至關重要。文章介紹了GPS RTK工作原理、特點，闡述了GPS RTK在水利工程測量中的應用，對水利工作中存在問題提出了應對措施。

GPS RTK水利工程存在問題應對措施

1　引言

隨著國民經濟發(fā)展及環(huán)境需要，政府加大了對水利工程的投入。GPS測量技術能夠快速、高效、準確地提供點、線、面要素的精確三維坐標，憑借其全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，在水利工程測量方面得到了廣泛的應用。GPS RTK技術比常規(guī)測量更加靈活、方便，在精度、效率、成本等方面顯示出巨大的優(yōu)越性。

2　 GPS RTK工作基本原理

RTK（Real Time Kinematic）即實時載波相位差分技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果。RTK測量是根據GPS相對定位理論，利用多臺（2臺及以上）GPS接收機同時接收衛(wèi)星信號，其中一臺安置在已知點上作為基準站（也可以任意設置測站），另外的接收機放在待測點上即流動站?；鶞收驹诮邮誈PS信號并進行載波相位測量的同時，實時地將測量的載波相位觀測值、偽距觀測值、基準站坐標等用無線電數據鏈傳送給運動中的流動站；流動站通過無線電數據鏈接受基準站所發(fā)射的信息，將載波相位觀測值實時進行差分處理，得到基準站和流動站基線向量（△X,△Y,△Z），基線向量加上基準站坐標得到流動站每個點WGS-84坐標，通過坐標轉換參數即可得出流動站每個點的點位坐標、高程及實測精度。

3　 GPS RTK測量的特點

（1）RTK定位精度高。當移動站與基準站的距離小于等于5km，截止高度角15°以上的衛(wèi)星個數在5顆以上，定位精度可達到厘米級。

（2）RTK作業(yè)范圍大，工作效率高。只要作業(yè)條件和時間許可，RTK一次設站可完成半徑5km的測區(qū)任務，減少了傳統(tǒng)測量所需要布設的控制點數量和多次“搬站”需求。

（3）操作便捷，數據處理功能強大。流動站只需一人操作，只要在手薄上顯示“固定解”，幾秒鐘就可以得到一個點的坐標和高程，并且在存儲坐標和高程的同時可以存儲屬性，便于區(qū)分地物地類。

（4）數據安全可靠，沒有誤差積累。GPS控制點分布均勻，點位精度分布均勻，只要滿足RTK有效作業(yè)半徑，定位精度均可以達到厘米級，不會出現(xiàn)傳統(tǒng)測量所產生的誤差積累和傳播現(xiàn)象。

4　 GPS RTK在水利工程測量中的應用

4.1河道圖根控制點測設

河道一般距離市區(qū)較遠，已知控制點較少，河道外樹林茂盛，如果采用傳統(tǒng)方法來施測，要求點與點間通視，點位精度分布不均勻，外業(yè)精度無法保證。在外業(yè)施測完成后，回到內業(yè)處理發(fā)現(xiàn)精度不符合要求，還必須返測。而采用RTK來進行圖根控制測量，移動站電子手薄能夠實時顯示定位精度，如果點位精度滿足要求了，用戶就可以實施觀測。這樣不僅可以大大減少勞動強度、外業(yè)工作量，而且節(jié)省了時間和外業(yè)費用，大大提高了工作效率。

4.2河道地形圖測繪

目前，礦山開采、采砂、養(yǎng)魚、傾倒垃圾等嚴重侵占河道，河道防洪能力減弱，不滿足流域規(guī)劃確定的防洪要求，使沿岸人民群眾的生命財產安全受到威脅。為更好地疏通河道，提升河道的防洪減災能力，避免發(fā)生嚴重洪災，保障國民經濟穩(wěn)定、持續(xù)地發(fā)展，中小河流治理得到了國家的高度重視。河道地形圖測繪的精度決定了設計人員設計河道的準確度。過去測繪地形圖時一般需要圖根點相互通視，在圖根控制點上測設四周的地物地貌等碎部點也必須與測站通視，而且需要人員數量較多。而采用RTK時，僅需一人操作，不要求點間通視，通過電子手簿可以實時知道點位精度，點位精度滿足就可以施測碎部點，既保證了精度又提高了效率。

4.3供水管線地形圖測繪

新建的供水管線線路大多數距離村莊較遠，參照物較少，采用傳統(tǒng)測量較為困難。而采用RTK測量時，只需要在手薄內輸入設計線路的轉點坐標和里程，按照既定的線路施測，可以隨時了解工作進度，并且有效控制施測范圍，這樣既省工又省時。

5　 GPS RTK測量中存在問題及應對措施

5.1基準站的設置

GPS RTK數據處理是基準站和流動站之間的單基線處理過程，流動站的測量精度與基準站的位置有直接關系，尤其河道外樹林茂盛，基準站位置的選擇對定位精度影響很大。為了能得到更好的觀測數據，保證對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤和接收衛(wèi)星信號的質量，基準站必須遠離各種強電磁干擾源（微波站、無線電發(fā)射臺、高壓線等）；基準站附近應無明顯的大面積信號反射物（大面積水域、高大建筑、樹木等），以減少多路徑效應的影響；基準站應避開采礦區(qū)、鐵路、公路等易產生振動的地帶。

5.2作業(yè)人員要有高度的責任心

為了測量方便，GPS RTK測量時常會套用上一個工程的坐標系統(tǒng)和轉換參數。水利工程經常交叉進行，如果不注意，套用工程時會出錯。為了避免這種情況，作業(yè)中必須注重成果的復核。作業(yè)前復核是指在RTK作業(yè)前，應檢測二個以上控制點，檢測結果應與已知成果的平面和高程較差不大于0.1m；作業(yè)中復核是指在作業(yè)中施測上一階段采用不同起算點測定的重復地形特征點，精度滿足要求方可施測。這樣既避免了人為的錯誤，又保證了工程的延續(xù)性。

5.3電臺頻率設置

在野外作業(yè)時，電子手簿會提示接收到同在測區(qū)內其它基準站的提示，這說明流動站接收本基準站的信號較低。改變電臺頻率可以保證數據傳輸的質量和精度。

6　結束語

GPS RTK技術大大提高了工程的進度，減少了勞動強度，但由于水利工作地點的特殊性，RTK使用的某些方面受到了限制。隨著GPS RTK測量技術的不斷發(fā)展，GPS接收機設備的不斷完善，GPS RTK技術在水利工程應用方面將有廣闊的發(fā)展前景。

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P228.4[文獻碼]B

1000-405X（2016）-2-265-1