GPSRTK技術(shù)在遼寧地區(qū)水利工程測量中的應(yīng)用

劉 驥

(瓦房店市水利勘測設(shè)計有限公司，遼寧 瓦房店 116300)

?

GPSRTK技術(shù)在遼寧地區(qū)水利工程測量中的應(yīng)用

劉 驥

(瓦房店市水利勘測設(shè)計有限公司，遼寧 瓦房店 116300)

水利工程的基本組成是各種水工建筑物，包括擋水建筑物、泄水建筑物、進(jìn)水建筑物和輸水建筑物及專門服務(wù)于某一功能目標(biāo)的其它水工建筑物。實時動態(tài)定位系統(tǒng)(GPSRTK)較單主站RTK(RealTimeKinematic)服務(wù)范圍加大許多，甚至可增加基準(zhǔn)站而無限擴(kuò)大服務(wù)范圍，如何運用此系統(tǒng)加速控制測量作業(yè)及確保精確度為目前重點。文章將對GPSRTK技術(shù)在遼寧地區(qū)水利工程測量中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

GPSRTK技術(shù)；遼寧地區(qū)；水利工程；測量

0 引 言

控制測量作業(yè)模式從以往經(jīng)緯儀測角配合基線邊長條件平差求解，進(jìn)化到靜態(tài)衛(wèi)星定位測量、單主站RTK實時動態(tài)衛(wèi)星定位測量。GPSRTK測量作業(yè)有操作人力少及施測時間短的優(yōu)勢，為加速控制測量作業(yè)的速度，使用GPSRTK辦理加密控制測量方式亟待推廣。

GPSRTK測量方式有人力、作業(yè)時間的優(yōu)勢，但其精度及作業(yè)方法是否能符合需求，仍有探討空間。GPSRTK系統(tǒng)定位精度，經(jīng)測試研究平面精度在3cm以內(nèi)，由于采再現(xiàn)性比較方式，僅能說明其精密度，對于其運用于地籍測量的可用性，仍缺乏相關(guān)研究及受限于作業(yè)規(guī)范及法源。

1 水利工程的特點

河道整治、通航、過魚、過木、水力發(fā)電、污水處理等具有特殊功能的水工建筑物，水工建筑物以多種形式組合成不同類型的水利工程。水利工程具有如下特點：

1)種類繁多。各種與水相關(guān)的工程均可歸入水利工程，水見的幾種形式。

2)技術(shù)復(fù)雜。水利工程建設(shè)涉及氣象、水文、地質(zhì)、力學(xué)(流體與固體)、機(jī)械、電力、自動化、經(jīng)濟(jì)等多種學(xué)科、多種專業(yè)、多種技術(shù)，是技術(shù)含量很高的系統(tǒng)工程。

3)影響面廣。一項大的水利工程不僅通過其建設(shè)任務(wù)對所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會產(chǎn)生影響。而且對江河、湖泊以及附近地區(qū)的自然面貌、生態(tài)環(huán)境、自然景觀，甚至對區(qū)域氣候都將產(chǎn)生不同程度的影響。這種影響有利有弊。規(guī)劃設(shè)計時，必須對這種影響進(jìn)行充分估計。

2 GPS RTK定位原理

GPSRTK基本原理為多個GPS基準(zhǔn)站全天候連續(xù)接收衛(wèi)星資料，經(jīng)由或其它通訊設(shè)備與控制中心連接，控制中心匯整所有基準(zhǔn)站接收的觀測資料，產(chǎn)生區(qū)域改正參數(shù)資料庫，以計算出任一移動站附近的虛擬主站的虛擬觀測量。在主站構(gòu)成的基線網(wǎng)內(nèi)，使用者運用移動站所接收的觀測量，通過GSM系統(tǒng)將NMEA格式資料傳回控制計算中心，經(jīng)控制中心計算虛擬觀測量后，運用OTF載波相位未定值解算法進(jìn)行短基線實時動態(tài)定位解算，求解整數(shù)周波未定值及移動站Epoch-by-Epoch坐標(biāo)，再將坐標(biāo)傳送至移動站[1]。或經(jīng)控制中心計算虛擬觀測量后，將虛擬主站觀測量以RTCM格式用GSM系統(tǒng)傳輸至移動站，移動站運用本身RTK軔體進(jìn)行實時動態(tài)定位計算，并儲存坐標(biāo)于PDA。

隨著基線距離的增長所需的整數(shù)周波未定值(IntegerAmbiguity)求解收斂時間也就越久，主因在于二次差分無法有效消除觀測量中的系統(tǒng)誤差影響量，導(dǎo)致定位精度降低和無法正確解算載波相位的整數(shù)周波未定值。為克服傳統(tǒng)RTK技術(shù)的缺陷，提出RTK技術(shù)在RTK技術(shù)中線性衰減的單點GPS誤差模型被區(qū)域形的GPS誤差模型(即多個連續(xù)觀測站所組成的GPS用以估計該地區(qū)的GPS誤差模型)所取代，并為該GPS覆蓋地區(qū)RTK用戶提供系統(tǒng)誤差實時內(nèi)插數(shù)據(jù)[2]。用戶收到的并不是一個真實主站的觀測資料，而是一個虛擬的主站GPS觀測數(shù)據(jù)，其觀測數(shù)據(jù)已加入該區(qū)域經(jīng)計算后實時內(nèi)插的系統(tǒng)誤差數(shù)據(jù)。一般使用端需含有RTK韌體儀器才能進(jìn)行RTK，不僅提供用戶管理與延伸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及大地起伏計算，并節(jié)省使用端的成本及開發(fā)產(chǎn)品的便利性。

3 應(yīng)用案例分析

遼寧地區(qū)某水庫擬建壩高67.5m，庫容0.8438×108m3，正常蓄水位618m，控制流域面積503km2。壩址區(qū)全部坐落在粉砂巖地區(qū)，具有復(fù)雜的剪切帶構(gòu)造和斷裂構(gòu)造發(fā)育，同時不同深度發(fā)育有弱風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶?？尚行匝芯侩A段共選擇了3個壩址，即上壩址、中壩址和下壩址。

結(jié)合GPSRTK技術(shù)，對遼寧地區(qū)某水庫樞紐工程場址選擇進(jìn)行工程地質(zhì)綜合指數(shù)評價。首先，根據(jù)該地區(qū)的工程地質(zhì)資料，制作參與工程地質(zhì)綜合指數(shù)評價的各因子圖層：地形地貌圖、地層巖性分布圖、構(gòu)造剪切帶圖、水文地質(zhì)圖、地質(zhì)災(zāi)害分布圖、天然建筑材料分布評估圖等[3]。

靜態(tài)測量作業(yè)采相對定位原理，相同時段5個GPS接收儀同步接收衛(wèi)星信息，經(jīng)內(nèi)業(yè)下載后轉(zhuǎn)成RINEX格式以差分方式解算各測站間基線，靜態(tài)測量主要優(yōu)點為基線解數(shù)量多檢核條件足夠，且共同衛(wèi)星數(shù)達(dá)4顆即能解算，透空度要求較不如GPSRTK的要求高。3個不同時段的共同點位，可將各時段基線網(wǎng)合并組成一個自由網(wǎng)分析全網(wǎng)基線質(zhì)量，再將網(wǎng)形制約于R133檢查其它已知點后不符值后，強(qiáng)制附合于符合規(guī)范較差的已知點坐標(biāo)，并檢查平差后基線較差以了解成果精度[4]。

依遼寧地區(qū)某水庫樞紐工程分布圖清查已知點位是否存在，清查結(jié)果如已知點數(shù)理不足，依原坐標(biāo)改正后實地放樣并配合金屬探測器挖掘已知點，直至已知點分布及數(shù)量符合作業(yè)所需，并重制最新已知點分布圖[5]。由于計算過程發(fā)現(xiàn)部分點位有錯誤或誤差過大，致某水庫樞紐工程測量制約條件不足，應(yīng)盡量再清理已知點，至制約條件符合需求。區(qū)內(nèi)如有重測時調(diào)查所載指界的界址，也可加入作為制約條件，只有質(zhì)量評估檢查時應(yīng)更嚴(yán)謹(jǐn)。使用單主站RTK(Topcon雙頻)再檢測后，運用重測系統(tǒng)進(jìn)行三參數(shù)轉(zhuǎn)換，以RTK坐標(biāo)制約在B79及B319GPSRTK坐標(biāo)，比較RTK檢測GPSRTK坐標(biāo)前后的差異性，比較結(jié)果B43、B50、S807較差小，B78、B320較差過大應(yīng)予剔除[6]。

4 結(jié) 論

在利用GPSRTK技術(shù)對水利工程進(jìn)行測量時，個別作業(yè)精度及可靠度要求較高時，可通過增加每次施測時間、不同時段施測次數(shù)或在比較不同時段施測平均值較差時限縮較差值，以提升精度及可靠度。以本次實驗為例，可檢測不符值高的已知點后，檢測結(jié)果再加入重算平均值，以改善或降低不符值，提高精度。

[1]潘建恩.水利水電工程測量中GPSRTK技術(shù)的有效運用研究[J].江西建材，2016(16)：142-145.

[2]李旭順.GPSRTK技術(shù)在水利工程測繪中的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016(13)：93-95.

[3]吳康.GPSRTK技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用研究[J].科技與企業(yè)，2014(18)：130-132.

[4]韓其生.GPS-RTK技術(shù)在水利工程渠道測量中的應(yīng)用研究[J].北京農(nóng)業(yè)，2014(21)：236.

[5]莫家玉.GPS-RTK技術(shù)及其在水利工程測量中的應(yīng)用問題研究[J].科技視界，2015(01)：154-155.

[6]王君華.淺析GPSRTK技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古水利，2015(03)：103-104.

1007-7596(2017)01-0125-02

2016-12-26

劉驥(1971-)，男，遼寧瓦房店人，工程師，研究方向為工程測繪。

TU

B