關(guān)于GPS RTK技術(shù)在水利水電工程測(cè)量技術(shù)應(yīng)用方面的探討

段林海

摘 要 我國(guó)具有各種能源，尤其水資源占有量位居世界前列，隨著國(guó)家綜合國(guó)力的提升，對(duì)于水資源的開發(fā)利用達(dá)到了空前的發(fā)展程度，水利水電工程也是國(guó)內(nèi)外到處開花，取得了令人矚目的成就。在水利水電開發(fā)利用的同時(shí)，隨著科技的發(fā)展，近年來，水利水電工程施工測(cè)量對(duì)于新技術(shù)的引進(jìn)及應(yīng)用也有了空前的發(fā)展勢(shì)頭。本文針對(duì)GPS RTK技術(shù)在水利水電工程測(cè)量中的技術(shù)運(yùn)用做了一定層次的探討。

關(guān)鍵詞 水利水電；測(cè)量技術(shù)運(yùn)用；探討

1 水利水電工程測(cè)量的重要意義

水利水電工程建設(shè)中，測(cè)量是必不可少的環(huán)節(jié)，而且在項(xiàng)目施工前，是項(xiàng)目建設(shè)方案編制的重要依據(jù)，直接決定著建設(shè)的開展情況，影響工程的質(zhì)量。其意義有以下幾點(diǎn)：①?zèng)Q定水利水電工程施工的開展。施工圖的設(shè)計(jì)需要結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際數(shù)據(jù)，包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文情況等，這些數(shù)據(jù)通過工程測(cè)量得到。測(cè)量如果不準(zhǔn)確就會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差，給施工帶來阻礙，造成設(shè)計(jì)變更，甚至引起質(zhì)量問題；②保障水利水電工程質(zhì)量。在水利水電工程建設(shè)中，工程質(zhì)量容易受到沉降、偏移等因素干擾，出現(xiàn)一系列質(zhì)量問題。借助工程測(cè)量手段，可以對(duì)影響工程質(zhì)量的相關(guān)因素進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行解決，減少損失，確保工程質(zhì)量；③避免安全隱患。在水利水電工程施工中，地下水位、地質(zhì)構(gòu)造等都是施工安全的潛在隱患。如果不能采取正確的施工方式，就可能引發(fā)施工安全事故。通過工程測(cè)量得到相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，可以使施工人員全面、詳細(xì)地掌握安全風(fēng)險(xiǎn)因素，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，保證工程施工安全[1]。

2 GPS RTK 技術(shù)的工作原理

2.1 GPS技術(shù)

GPS也即3S技術(shù)，是 GPS（全球定位系統(tǒng)）、GIS（地理信息系統(tǒng)）、RS（遙感系統(tǒng)）的統(tǒng)稱。3S技術(shù)在水利工程測(cè)量中價(jià)值巨大，一是提高了測(cè)量效率，獲取更為準(zhǔn)確的水利環(huán)境信息，一定程度上可以預(yù)測(cè)自然災(zāi)害。二是可以及時(shí)監(jiān)測(cè)與分析已經(jīng)發(fā)生的水利施工事故，提高解決事故的效率和質(zhì)量。三是 3S 技術(shù)能夠精確有效地確認(rèn)水利建筑腐蝕部位，可以明顯提高水利工程建筑的維護(hù)質(zhì)量和效率。四是 3S 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)水資源動(dòng)態(tài)管理與監(jiān)測(cè)，豐富了水利管理的數(shù)據(jù)，為后續(xù)工作的開展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。GPS 應(yīng)用在水利水電工程施工中，作為一種定位技術(shù)來使用，亦可應(yīng)用于工程測(cè)量中，為水利水電工程測(cè)繪提供了有效的技術(shù)保障。測(cè)水準(zhǔn)技術(shù)、測(cè)角技術(shù)等共同組成了水利水電傳統(tǒng)地面定位技術(shù)，GPS 技術(shù)逐步優(yōu)化與創(chuàng)新，取代了以往測(cè)量技術(shù)。相比傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)，GPS 技術(shù)優(yōu)勢(shì)比較明顯，技術(shù)科學(xué)及測(cè)量迅速等，其應(yīng)用在實(shí)踐中，革新之后，更易于操作，操作性極強(qiáng)，數(shù)據(jù)處理更為便捷，使GPS技術(shù)較好地應(yīng)用在了水利水電工程中，推進(jìn)了工程施工進(jìn)度。

2.2 RTK技術(shù)

RTK技術(shù)也就是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，主要由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站兩部分組成，它結(jié)合了 GPS 技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是在利用實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)量站載波相位的基礎(chǔ)上，觀測(cè)其測(cè)量差分，從而三維定位到特殊點(diǎn)上。RTK 技術(shù)在控制點(diǎn)加密、工程放樣、斷面測(cè)量等測(cè)量任務(wù)方面利用前景廣闊。目前 RTK 技術(shù)主要用于測(cè)量縱橫斷面，如測(cè)量堤防工程、灌區(qū)的縱橫斷面。

GPS-RTK 技術(shù)是 GPS 技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑，其主要由三個(gè)部分構(gòu)成，分別是 GPS 接收裝置、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備以及軟件系統(tǒng)。在工作時(shí)，使用至少兩臺(tái) GPS 接收裝置同時(shí)開始工作，其中一臺(tái)作為基準(zhǔn)站，一臺(tái)作為流動(dòng)站。利用載波相位差分 ishuin 行對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，它可以提高測(cè)量站點(diǎn)在制定坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，其精確度甚至可以達(dá)到 cm級(jí)?；鶞?zhǔn)站可以采集可用衛(wèi)星中的原始數(shù)據(jù)，并發(fā)送到流動(dòng)站，同時(shí)，流動(dòng)站會(huì)采集自身的原始數(shù)據(jù)，并與從基準(zhǔn)站接收到的數(shù)據(jù)結(jié)合，進(jìn)行統(tǒng)一的處理，計(jì)算出兩組數(shù)據(jù)之間的基準(zhǔn)向量。根據(jù)這一工作原理，工作人員可以攜帶流動(dòng)站進(jìn)行更加精確的測(cè)量工作。GPS-RTK 技術(shù)的關(guān)鍵就在于數(shù)據(jù)的處理與傳輸技術(shù)，在進(jìn)行定位時(shí)，基準(zhǔn)站接收裝置必須實(shí)時(shí)傳輸觀測(cè)數(shù)據(jù)和已知數(shù)據(jù)到流動(dòng)站。由于需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較大，因此通常情況下，波特率必須達(dá)到 9600 以上[2]。

3 水利水電工程測(cè)量中GPS RTK技術(shù)運(yùn)用的注意事項(xiàng)

3.1 測(cè)量點(diǎn)的選取

雖然 GPS-RTK 技術(shù)具有測(cè)量速度更快、精度更高等很大優(yōu)勢(shì)，然而其運(yùn)用到水電測(cè)量工作中的時(shí)候，還是不可避免地存在一定的誤差。其中的一些誤差由于自然條件或技術(shù)的限制而無法避免，而一些誤差完全可以通過選取更好的測(cè)量點(diǎn)的方式避免。為保證測(cè)量的精度，在進(jìn)行測(cè)量作業(yè)時(shí)移動(dòng)站和基站之間的距離不宜超過 10km，且應(yīng)該盡量做到均勻分布。除此之外，在進(jìn)行水電測(cè)量之前還要對(duì)該區(qū)域的地形地貌、自然條件等進(jìn)行充分的了解，并根據(jù)測(cè)量地區(qū)的具體情況布置測(cè)量點(diǎn)。與傳統(tǒng)的水電測(cè)量方法相比，GPS-RTK 技術(shù)無論是在圖根控制、實(shí)測(cè)采場(chǎng)現(xiàn)狀圖，還是在道路施測(cè)中都有很大的優(yōu)勢(shì)，但必須保障其與衛(wèi)星定位系統(tǒng)的順利連接。因此，在利用 GPS-RTK 技術(shù)進(jìn)行水電測(cè)量的過程中，必須保持測(cè)站附近具有開闊的空間視野。

3.2 保障信號(hào)的正常傳輸

在利用 GPS-TRK 技術(shù)進(jìn)行水利水電的測(cè)量工作時(shí)，基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間需要依靠脈沖信號(hào)進(jìn)行聯(lián)系，因此，在利用 GPS-RTK 技術(shù)進(jìn)行測(cè)量工作的過程中，必須采取措施，有效地規(guī)避外界環(huán)境中的電磁波干擾。如果實(shí)在無法避免干擾，就應(yīng)該在有干擾的區(qū)域延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間或增加測(cè)量次數(shù)，以獲得更加精確的數(shù)據(jù)，保證利用 GPS-RTK 技術(shù)得出的測(cè)量結(jié)果更加可靠。

3.3 保障電力供應(yīng)

在利用 GPS-TRK 技術(shù)施測(cè)的過程中，由于流動(dòng)站的電力配備無法真正保障長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)活動(dòng)的進(jìn)行，而水利水電工程施工現(xiàn)場(chǎng)條件有限，在電力得不到保障的情況下，測(cè)量工作不得不中斷。在山區(qū)或者人煙稀少的地區(qū)，作業(yè)人員更需要注意保障對(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行持續(xù)的電力供應(yīng)。正因?yàn)槿绱?，利?GPS-RTK 技術(shù)進(jìn)行戶外工作時(shí)，必須備有足夠數(shù)量的大容量電池、電瓶等電源，以滿足長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量工作的需要。

4 結(jié)束語

經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷邁進(jìn)，水利水電工程施工一定要強(qiáng)化新技術(shù)的使用，而GPS Rtk技術(shù)的投入對(duì)水利水電工程測(cè)量工作的開展無疑不僅節(jié)省了勞力支出，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，讓現(xiàn)場(chǎng)施工測(cè)量及監(jiān)測(cè)更加自動(dòng)化，智能化，加快了工程進(jìn)度，節(jié)省了施工成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 王鵬.水利水電工程施工中的新技術(shù)及環(huán)境保護(hù)策略分析[J].科技展望，2017，（03）：24.

[2] 張健，魏峰，詹勇.現(xiàn)代工程測(cè)量新技術(shù)在水利工程的應(yīng)用探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017，（03）：219-220.