水利工程測(cè)量GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用

孟高原

（滄州水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院 河北滄州 061000）

摘要：現(xiàn)今的水利工程測(cè)量工作中，應(yīng)用最廣泛的就是GPSRTK技術(shù)，而這種新型測(cè)量方式的引入，則使得水利工程測(cè)量的準(zhǔn)確性、時(shí)效性都有了很大的提高。本文作者深入的論述了GPSRTK技術(shù)在實(shí)際工作過程中的具體應(yīng)用，闡述了其基本工作原理，并針對(duì)其中存在的一些問題進(jìn)行了深入的論述。

關(guān)鍵詞：GPS RTK；水利工程測(cè)量；應(yīng)用；精度

1. GPS RTK基本原理

RTK（Real Time Kinematic）測(cè)量技術(shù)其實(shí)就是對(duì)測(cè)量對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，要借助載波測(cè)量技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的方式來開展工作，這在GPS技術(shù)發(fā)展史上是一個(gè)巨大的飛躍，其主要是借助基準(zhǔn)站接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈和流動(dòng)站接收機(jī)來完成工作的。工作的原理為：在規(guī)定的某個(gè)高等級(jí)點(diǎn)上安裝一個(gè)GPS接收機(jī)，以不間斷的對(duì)可見衛(wèi)星監(jiān)測(cè)，把監(jiān)測(cè)收集到的信息都收集起來，并借助無線電傳輸設(shè)施將其發(fā)送至流動(dòng)站。也就是說，流動(dòng)站的GPS接收機(jī)除了要獲取衛(wèi)星信號(hào)，還必須收集無線接收設(shè)備和基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，然后結(jié)合相對(duì)定位的方法，來準(zhǔn)確的確定流動(dòng)站的三維坐標(biāo)。

2. RTK測(cè)量的特點(diǎn)

相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量學(xué)及GPS常規(guī)測(cè)量，RTK 測(cè)量主要有以下特點(diǎn)：

（1）定位精度高。RTK測(cè)量標(biāo)稱精度可達(dá)到：lcm + 1ppm（平面），2cm + lppm（高程）。

（2）快速提供三維坐標(biāo)。RTK通過實(shí)時(shí)處理2s內(nèi)即可測(cè)得三維坐標(biāo)。

（3）無需近距離工作，工作耗時(shí)少。RTK測(cè)量工作的半徑一般都是15千米，且其自動(dòng)化水平很高，工作者只需設(shè)置好基準(zhǔn)站之后便可以開展流動(dòng)站工作，衛(wèi)星信號(hào)的獲取、數(shù)據(jù)跟蹤監(jiān)測(cè)等都是由設(shè)備自動(dòng)完成的。在1+2工作模式下，兩個(gè)測(cè)量小組還能夠同步開展工作，更加有效的提高工作效率。

（4）測(cè)站之間無需通視，是相互獨(dú)立的觀測(cè)值，不存在誤差積累傳播。

3. GPS RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用

3.1加密控制點(diǎn)的測(cè)量

眾所周知，要進(jìn)行某項(xiàng)測(cè)量首先要做控制測(cè)量，由于水利工程多位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，已知高等級(jí)控制點(diǎn)很少，常規(guī)的控制測(cè)量方法是測(cè)距儀導(dǎo)線和三角網(wǎng)測(cè)量，測(cè)量精度也會(huì)受到諸多因素的影響，大大增加實(shí)際工作量，但GPSRTK技術(shù)則能夠很好的解決這一問題，每天至少能夠測(cè)量30個(gè)加密控制點(diǎn)。

3.2水下地形測(cè)量

現(xiàn)今，GPSRTK技術(shù)有了迅猛的發(fā)展進(jìn)步，這使得水下地形測(cè)量技術(shù)也在不斷的普及。工作過程中應(yīng)用頻率較高的技術(shù)有：徠卡GPS530動(dòng)態(tài)GPS，中海達(dá)數(shù)字單（雙）頻測(cè)深儀，海洋測(cè)量軟件。應(yīng)按照下面的環(huán)節(jié)來進(jìn)行GPS水下測(cè)量工作：①把GPS、測(cè)探儀和電腦三項(xiàng)設(shè)備聯(lián)系起來，并使用導(dǎo)航軟件來確定測(cè)量船的位置；②規(guī)定測(cè)量船的運(yùn)行方向，將GPS和測(cè)探儀所得到的數(shù)據(jù)傳入到電腦中，經(jīng)過海洋測(cè)量軟件的處理之后，便能夠得到水下地形圖并得到相應(yīng)的文件，最終便能夠借助南方測(cè)繪cass7.0技術(shù)來形成水下地形圖。分析近幾年的測(cè)量結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用，大大降低了人員工作量，提高了工作效率，并且所得到的水下地形圖也能夠更好的促進(jìn)地理信息系統(tǒng)的監(jiān)理，并提高管理工作的水平。

3.3施工放樣測(cè)量

使用RTK技術(shù)的放樣法來開展點(diǎn)、直線以及曲線放樣工作，能夠很好的保證施工放樣測(cè)量的準(zhǔn)確性。將事先設(shè)計(jì)好的確定左邊當(dāng)做參考點(diǎn)及目標(biāo)點(diǎn)，而流動(dòng)站的位置則可以是修正點(diǎn)，電子屏幕上所表現(xiàn)出的圖形便是目標(biāo)點(diǎn)所產(chǎn)生的偏移，以此為依據(jù)來知道流動(dòng)站的運(yùn)行軌跡，以更好的保證工作精度。

3.4數(shù)字化地形圖測(cè)量

RTK技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)就是能夠快速定位并獲得準(zhǔn)確的坐標(biāo)位置，因此在很多測(cè)量環(huán)境中都能夠用于地形的測(cè)量。進(jìn)行地形點(diǎn)的測(cè)量時(shí)，一般要保證設(shè)備具有良好的數(shù)據(jù)采集功能，且還需結(jié)合工作現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況來進(jìn)行設(shè)定。對(duì)于采集到的各種信息經(jīng)過成圖處理之后，便能夠形成數(shù)字化管道地形圖。地形點(diǎn)的采集一般單人即可完成，能夠很好的控制人力以及物力成本。

3.5利用RTK進(jìn)行“三防”設(shè)施GIS數(shù)據(jù)的采集

根據(jù)不同GIS平臺(tái)要求，RTK 在數(shù)據(jù)采集時(shí)可以將“三防”設(shè)施不同的施測(cè)點(diǎn)的屬性加進(jìn)去，對(duì)應(yīng)于每個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，再進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)處理，可以生成適應(yīng)GIS平臺(tái)數(shù)據(jù)格式要求的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫，并易于修改和完善。

4、RTK的不足及測(cè)量成果的質(zhì)量控制

4.1受限因素分析

4.1.1受衛(wèi)星狀況限制

若衛(wèi)星所處的位置對(duì)于美國(guó)最有利，則有一些國(guó)家在某個(gè)時(shí)間段可能就無法很好的被為性能覆蓋，測(cè)量得到的結(jié)果便不會(huì)具有很強(qiáng)的可信度。此外，在峽谷、密林深處及城市的摩天大樓之間，衛(wèi)星常常會(huì)長(zhǎng)時(shí)間被遮擋，因此工作效率便會(huì)降低，但對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制工作便能夠很好的處理這一問題，而且可以對(duì)作業(yè)時(shí)間進(jìn)行合理的安排。

4.1.2天空環(huán)境影響

在每天的正午時(shí)段，電離層對(duì)于工作的影響最大，因此需要共用衛(wèi)星，因此無法接受到五顆衛(wèi)星，這便使得初始化要花費(fèi)很多的時(shí)間。工作人員在南寧郊區(qū)進(jìn)行工作時(shí)，專門做過試驗(yàn)，在同一個(gè)位置和地點(diǎn)開展RTK測(cè)量工作時(shí)，一般會(huì)在11點(diǎn)之前或者15點(diǎn)之后，這樣才能夠很好的保證測(cè)量的精度，而且可以有效的提高工作的效率。

4.1.3數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小的問題

進(jìn)行RTK數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)，經(jīng)常會(huì)受到山體、建筑物以及高頻信號(hào)源的影響，因此在這一期間信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)有所減弱，測(cè)量的準(zhǔn)確性以及工作半徑也會(huì)減小。這一問題在地形起伏大的山區(qū)以及高樓密集的城市中心區(qū)表現(xiàn)的尤為明顯。此外，如果RTK技術(shù)的工作半徑過大，則測(cè)量結(jié)果的誤差也會(huì)大大增加。因此，必須保證其實(shí)際作業(yè)半徑與規(guī)定值相差較大。

4.1.4初始化能力和所需時(shí)問問題

若GPS衛(wèi)星信號(hào)在工作過程中會(huì)受到較多物體的阻礙，便會(huì)導(dǎo)致失鎖問題的產(chǎn)生，這便需要對(duì)RTK技術(shù)進(jìn)行頻繁的初始化，但精度以及工作效率都會(huì)受到不利作用。因此，最好選擇初始性能強(qiáng)、工作周期短的RTK設(shè)備。

4.1.5高程異常問題

使用RTK技術(shù)進(jìn)行工作時(shí)，一定要保證高程的精確性，可是我國(guó)的山區(qū)位置的高程圖卻存在很多問題，一些地區(qū)甚至都沒有高程圖，這一問題的存在使得GPS大地高程轉(zhuǎn)換至海拔高程難度增大，且精度也大打折扣。

4.2RTK測(cè)量成果質(zhì)量控制

研究表明，RTK確定整周模糊度的可靠性最高為95 ，RTK 比靜態(tài)GPS還多出一些誤差因素，如數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差等。因此，和GPS靜態(tài)測(cè)量相比，RTK測(cè)量更容易出錯(cuò)，必須進(jìn)行質(zhì)量控制。質(zhì)量控制的方法主要有：

（1）已知點(diǎn)檢核比較法。通常會(huì)在布測(cè)控制網(wǎng)采用靜態(tài)GPS或全站儀來選擇更多的控制點(diǎn)，并且借助RTK技術(shù)來確定控制點(diǎn)的坐標(biāo)，以便第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題并予以解決。

（2）重測(cè)比較法。在結(jié)束初始化設(shè)置后，一般會(huì)對(duì)1～2個(gè)RTK點(diǎn)以及高精度控制點(diǎn)進(jìn)行重測(cè)。檢查合格后才能夠開展下一步工作。

（3）電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法。使用這一方法開展工作時(shí)，測(cè)區(qū)內(nèi)至少要有兩個(gè)基準(zhǔn)站，而且要用不同的頻率來發(fā)送各種數(shù)據(jù)，流動(dòng)站對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇性處理之后便可以得到2個(gè)以上的計(jì)算結(jié)果，最終評(píng)判工作的質(zhì)量。

在上述的這幾種方法中，已知點(diǎn)檢核比較法的精度最高，且控制點(diǎn)的數(shù)量一般都是固定的，因此要在有控制點(diǎn)的地方進(jìn)行重測(cè)，這樣才能夠更好的保證后續(xù)工作的進(jìn)行，并為其它各種工作的進(jìn)行提供有力的支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧萍.GPS-RTK技術(shù)在水利工程放樣中的應(yīng)用[J].水利電力機(jī)械，2016（11）.

[2]趙凱.水利工程測(cè)繪中GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2016（23）.