GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在內(nèi)河航道測(cè)量的應(yīng)用

◎唐明

GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在內(nèi)河航道測(cè)量的應(yīng)用

◎唐明

為進(jìn)一步提高內(nèi)河航道水深地形圖的精確性和可靠性，本文以GPS的TRK技術(shù)作為主要研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的工作原理進(jìn)行闡述和說(shuō)明，進(jìn)而以某內(nèi)河航道實(shí)際工程為例，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)在內(nèi)河航道測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用展開(kāi)了深入研究。

對(duì)傳統(tǒng)的內(nèi)河航道測(cè)量進(jìn)行分析可知，其大都以基于全站儀的三角導(dǎo)線、測(cè)距導(dǎo)線測(cè)量以及利用交會(huì)法進(jìn)行水深測(cè)量的方式來(lái)完成航道測(cè)量工作，在投入大量的人力和物力的同時(shí)也難以確保較高的工作效益。GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展有效解決了傳統(tǒng)內(nèi)河航道測(cè)量的投入大、效率低問(wèn)題。因此，本文著重對(duì)GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在內(nèi)河航道測(cè)量中的應(yīng)用予以探究，旨在為提高內(nèi)河航道測(cè)量的工作效率和確保航道測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性提供參考。

GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)工作原理

GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)，即GPS的載波相位差分技術(shù)，是對(duì)兩個(gè)測(cè)量占的載波相位觀測(cè)兩予以測(cè)量的一種差分方法。通常，GPS網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量系統(tǒng)由GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以及實(shí)施動(dòng)態(tài)測(cè)量的軟件新系統(tǒng)共同構(gòu)成，利用GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)（系統(tǒng)）能夠?qū)y(cè)站點(diǎn)在制定坐標(biāo)系當(dāng)中所對(duì)應(yīng)的三維定位結(jié)果予以精確獲取，其定位精度大達(dá)到厘米級(jí)。GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)工作原理如圖1所示，具體分析如下：在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)，并與載體，即移動(dòng)站及其基站處安置另一臺(tái)或幾臺(tái)GPS接收機(jī)使其同時(shí)對(duì)同一時(shí)間、同一GPS衛(wèi)星所發(fā)射的信號(hào)予以接收，而后，將基于基準(zhǔn)站測(cè)得的觀測(cè)值同當(dāng)前已知位置信息予以對(duì)比，進(jìn)而獲得GPS的差分改正值。最后，利用無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)將得到的這一改正值傳至共視衛(wèi)星移動(dòng)站，實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS觀測(cè)值的精化處理，獲得準(zhǔn)確的移動(dòng)實(shí)時(shí)位置。

GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在某內(nèi)河航道測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用

工程概況。某航道始建于2005年，原屬于三級(jí)航道，后因其所在地區(qū)發(fā)展需要，以二級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行整治，在整治過(guò)程中，需要完成修復(fù)護(hù)岸以及土方疏浚等有關(guān)工作，據(jù)航道整治的負(fù)責(zé)單位統(tǒng)計(jì)，本次需要整治的河道里程為69.14km，整治后的河道應(yīng)滿(mǎn)足水深4.0m、駁岸段航道的最小航寬、最小底寬與最小口寬分別為73m、58m和108m，相應(yīng)的航道最小彎曲半徑為536m，且這一航道在整治結(jié)束后，其通航條件將得到顯著改善，且至少能夠承載2000t級(jí)的船舶。在測(cè)量方面，該航道整治工程需要完成對(duì)航道的全程地形測(cè)量以及水位觀測(cè)和平面控制工作，此外，還包括水深測(cè)量等。航道整治負(fù)責(zé)部門(mén)以《水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》為依據(jù)，將測(cè)量比例尺定為1:2000，進(jìn)而展開(kāi)測(cè)量。據(jù)航道整治負(fù)責(zé)人透漏，該航道測(cè)量的工期為90個(gè)工作日，在此期間，需要完成對(duì)航道3km2水域面積的測(cè)量和30km2地形面積的測(cè)量。在設(shè)備投入方面，共投入了雙頻GPS接收機(jī)18臺(tái)，其標(biāo)稱(chēng)動(dòng)、靜態(tài)精分別達(dá)到了10mm±1ppm和5mm+1ppm，單其中，移動(dòng)站和基站分別為6臺(tái)和3臺(tái)，另配有2臺(tái)經(jīng)緯儀、3臺(tái)筆記本電腦和1臺(tái)測(cè)深儀。

平面控制測(cè)量。在對(duì)目標(biāo)航道進(jìn)行整治的過(guò)程中，從測(cè)區(qū)河道的實(shí)際情況出發(fā)，并在對(duì)《水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》和上級(jí)部門(mén)制定的航道整治標(biāo)準(zhǔn)予以全面考量的基礎(chǔ)上，以D級(jí)GPS網(wǎng)作為航道測(cè)量中平面控制測(cè)量的首級(jí)控制網(wǎng)，且以8km為單位間隔在航道兩岸設(shè)置一對(duì)D級(jí)點(diǎn)，在布置完成后，測(cè)區(qū)當(dāng)中共存在D級(jí)GPS網(wǎng)3段，對(duì)于各D級(jí)GPS網(wǎng)交界處的公共邊以聯(lián)測(cè)為主，避免重復(fù)測(cè)量。

碎部地形測(cè)量。選取GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)與全站儀相結(jié)合的方式來(lái)開(kāi)展目標(biāo)航道的碎部地形測(cè)量工作，并開(kāi)展航道地形與水深測(cè)量的同步作業(yè)，在各側(cè)段均設(shè)置2組全站儀組和1組RTK組。需要說(shuō)明的是，目標(biāo)航道因岸堤處并無(wú)遮擋，故可由水邊線測(cè)至兩岸的大堤頂來(lái)完成航道的地形測(cè)量，具體測(cè)量方法如下：將3臺(tái)基準(zhǔn)站分別設(shè)置在屋頂以及水閘頂與航道邊的小山頂處的D級(jí)點(diǎn)處，而后，將對(duì)移動(dòng)展行初始化操作，以與其臨近的已知控制點(diǎn)為依據(jù)對(duì)高程異常和相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)予以計(jì)算，在此基礎(chǔ)上，對(duì)碎部點(diǎn)的坐標(biāo)予以測(cè)量。需要說(shuō)明的是，在對(duì)碎部點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)保證每一碎部點(diǎn)均應(yīng)持續(xù)觀測(cè)2min以上，并以手薄機(jī)將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)予以?xún)?chǔ)存，隨即繪制草圖。最后，在結(jié)束外部作業(yè)后，以所觀測(cè)到的數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)目標(biāo)航道的地形圖予以繪制。

航道水深測(cè)量。將GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)與全站儀結(jié)合，不僅能夠借助電子計(jì)算機(jī)完成水深斷面線的設(shè)置工作，而且也為水深點(diǎn)的采集與航道水深測(cè)量的成圖提供了較大便利， 對(duì)于提高航道水深測(cè)量的自動(dòng)化水平具有重要作用。GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的應(yīng)用確保了水上與水深定位的同步性，在確保GPS天線和測(cè)深儀換能器處于同一位置的基礎(chǔ)上，有效提高了目標(biāo)航道水深測(cè)量的效率與精度。根據(jù)航道整治工作負(fù)責(zé)單位統(tǒng)計(jì)，在引入GPS網(wǎng)絡(luò)的RTK技術(shù)后，航道河面的基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)傳播距離已達(dá)到了14.5km，一方面，有效節(jié)約了傳統(tǒng)航道測(cè)量過(guò)程中因搬運(yùn)全站儀而浪費(fèi)的時(shí)間；另一方面，也有效減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，即對(duì)于一艘測(cè)探艇而言，只需配備2人即可，其中，一人駕駛測(cè)探艇，另一人操作計(jì)算機(jī)開(kāi)展水深測(cè)量工作，從而確保目標(biāo)航道測(cè)量的日均水域面積在3.8km2以上，有效提高了人員的勞動(dòng)效率。

本文通過(guò)對(duì)GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的工作原理進(jìn)行分析，進(jìn)而以始建于2005年的某三級(jí)航道為例，分別從平面控制測(cè)量、跟碎部地形測(cè)量和航道水深測(cè)量三方面對(duì)該航道向二級(jí)航道整治過(guò)程中GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的應(yīng)用做出了系統(tǒng)探究。研究結(jié)果表明，GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在該航道測(cè)量中的應(yīng)用能夠有效提高測(cè)量精度和測(cè)量效率。未來(lái)，應(yīng)進(jìn)一步加大對(duì)GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在航道測(cè)量中的應(yīng)用力度，為促進(jìn)我國(guó)航道事業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展提供可靠的技術(shù)保障。

（作者單位：廣西壯族自治區(qū)南寧航道管理局）