GPS—RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用

陳小川

摘 要：GPS-RTK技術(shù)是水利工程測(cè)量工作實(shí)施的重點(diǎn)，以現(xiàn)階段水利工程測(cè)量工作情況為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來GPS-RTK技術(shù)的基本原理和應(yīng)用特點(diǎn)，分析在水利工程測(cè)量中應(yīng)用CPS-RTK技術(shù)的方向，明確影響技術(shù)實(shí)施的因素，并提出優(yōu)化測(cè)量工作效率的工作方案，以此保障水利工程測(cè)量工作的效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：CPS-RTK技術(shù)；水利工程；測(cè)量；基本原理

中圖分類號(hào)：TV221 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）01-0129-01

目前，我國(guó)有很多正在實(shí)施的水利工程，但大部分都處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，施工條件和施工環(huán)境對(duì)施工技術(shù)提出了更多的要求，其中測(cè)量工作就是難點(diǎn)問題。由此，在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)有助于保障施工監(jiān)測(cè)工作的精確性和有效性，是現(xiàn)階段經(jīng)常應(yīng)用的技術(shù)形式，對(duì)水利工程監(jiān)測(cè)工作而言至關(guān)重要。

1 水利工程測(cè)量主要內(nèi)容及其特點(diǎn)

水利工程測(cè)量主要是為水利工程建設(shè)服務(wù)提供專業(yè)化的測(cè)量，是工程測(cè)量學(xué)的內(nèi)容。河道管理、通航、過魚、水力發(fā)電、污水處置等具備特殊功能的水工建筑物，其大部分都是以多樣化的組合形式構(gòu)成不同的水利工程。在實(shí)際發(fā)展中，水利工程具備以下特點(diǎn)：

第一，種類較多。與水相關(guān)的工程都可以歸類到水利工程當(dāng)中。

第二，技術(shù)多變。水利工程建設(shè)包含了氣象、水文、地質(zhì)以及機(jī)械、自動(dòng)化等學(xué)科知識(shí)，是一項(xiàng)有高技術(shù)含量、多種專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)工程。

第三，影響范圍大。一個(gè)大的水利工程不但需要對(duì)其自身建設(shè)工作所在區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)產(chǎn)生影響，還會(huì)對(duì)湖泊、周邊的生態(tài)環(huán)境、景觀設(shè)計(jì)等內(nèi)容構(gòu)成影響，同時(shí)也會(huì)改變地方的氣候特點(diǎn)。因?yàn)檫@些影響在實(shí)際發(fā)展中存在雙面性，此時(shí)就需要施工人員在設(shè)計(jì)過程中加大對(duì)影響的評(píng)估和研究。

2 GPS-PTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的作用

RTK技術(shù)整合了GPS技術(shù)和數(shù)據(jù)傳遞技術(shù)，突破應(yīng)用的GPS測(cè)量技術(shù)。這一技術(shù)是結(jié)合載波相位觀測(cè)數(shù)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，有助于為水利工程提供測(cè)站點(diǎn)在明確位置中的三維定位信息，最終獲取精準(zhǔn)到厘米級(jí)的信息。GPS-RTK技術(shù)中包含了基準(zhǔn)站、流動(dòng)站以及信息傳遞系統(tǒng)等內(nèi)容，工作基礎(chǔ)原理就是在設(shè)計(jì)好基準(zhǔn)站和移動(dòng)站后，同時(shí)接受五克以上的相同衛(wèi)星實(shí)施載波相位觀測(cè)基準(zhǔn)站，在實(shí)施載波相位測(cè)量工作的過程中，結(jié)合數(shù)據(jù)鏈發(fā)射測(cè)站坐標(biāo)、數(shù)值以及衛(wèi)星的跟蹤情況實(shí)施工作。流動(dòng)站在接受全球定位信息實(shí)施載波相位觀測(cè)的過程中，還要通過數(shù)據(jù)連接獲取基準(zhǔn)站提供的信息數(shù)據(jù)，及時(shí)計(jì)算獲取基準(zhǔn)站的基線向量，且結(jié)合已經(jīng)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)和投影方案獲取流動(dòng)站的區(qū)域坐標(biāo)。

3 應(yīng)用案例分析

本文主要是以遼寧區(qū)域的某水庫(kù)為例，研究GPS-RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量工作中的應(yīng)用。這一水庫(kù)的擬建壩高為六十七點(diǎn)五米，庫(kù)容量達(dá)到了0.8348×108m3，實(shí)際發(fā)展中具備的蓄水位達(dá)到了六百一十八米，管理區(qū)域面積有五百零三平方米。水庫(kù)所處地方是粉砂巖區(qū)域，擁有多變的剪切帶構(gòu)造和斷裂構(gòu)造，在實(shí)際發(fā)展中會(huì)出現(xiàn)弱風(fēng)化帶或者是強(qiáng)風(fēng)化帶。通過研究其具備的可行性，一共選擇了三個(gè)壩址，也就是上壩、中壩以及下壩。

結(jié)合遼寧區(qū)域的水庫(kù)工程劃分圖明確已知點(diǎn)位是否存在，并結(jié)合金屬探測(cè)器深入發(fā)掘已知點(diǎn)，一直到已知點(diǎn)劃分情況和數(shù)量滿足工作需求，之后設(shè)計(jì)全新的已知點(diǎn)劃分圖。因?yàn)橛?jì)算階段了解到很多已知點(diǎn)位存在差異，導(dǎo)致這一水庫(kù)的工程測(cè)量約束條件不充裕，此時(shí)就需要工作人員加大對(duì)已知點(diǎn)的清理，促使其可以符合工作要求。若是重新檢測(cè)區(qū)內(nèi)中調(diào)查所載指界的界址，也可以選做約束條件，之后在質(zhì)量評(píng)估檢測(cè)過程中要更加嚴(yán)密。應(yīng)用單主站RTK再次測(cè)量時(shí)，要依據(jù)重測(cè)系統(tǒng)實(shí)施三參數(shù)轉(zhuǎn)變，促使RTK坐標(biāo)在B79、B319GPS-RTK坐標(biāo)下，對(duì)比RTK檢測(cè)GPS-RTK坐標(biāo)兩次的區(qū)別，明確結(jié)果B43、B50、S807三者間的最小值，B78、B320差距較大時(shí)，需要及時(shí)消除。如下圖1表所示，全面展現(xiàn)了依據(jù)GPS—RTK技術(shù)實(shí)施水利工程測(cè)量工作的步驟。

4 RTK技術(shù)不足及其測(cè)量成果的質(zhì)量控制

4.1 受限因素分析

其主要分為以下幾點(diǎn)：第一，受到衛(wèi)星狀況的約束。目前，世界上依舊有很多國(guó)家難以在某一段時(shí)間下被衛(wèi)星所覆蓋，很容易出現(xiàn)假值。除此之外，在高山峽谷之中、城市高樓密布遮擋之下，衛(wèi)星信號(hào)不強(qiáng)。第二，受到天空環(huán)境的約束。在上午十一點(diǎn)之前和下午三點(diǎn)半之后，技術(shù)測(cè)量獲取的結(jié)果是標(biāo)準(zhǔn)的，但是在中午時(shí)刻將難以實(shí)施檢測(cè)工作。第三，數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和約束、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小的問題。受到地理環(huán)境的影響，信息在傳遞時(shí)存在一定的約束，要想解決這些問題，就是將基準(zhǔn)站設(shè)計(jì)在測(cè)區(qū)中心的最高點(diǎn)上。第四，初始化能力和所需時(shí)間問題。在山區(qū)、林區(qū)等地的測(cè)量工作，GPS衛(wèi)星信號(hào)被阻次數(shù)較多，會(huì)產(chǎn)生失鎖的情況，且在測(cè)量中有時(shí)需要經(jīng)常蕾新初始化，這樣的測(cè)量工作的準(zhǔn)確度會(huì)受到影響，解決這一問題的主要方案就是選擇初始化能力強(qiáng)、所需時(shí)間短的RTK機(jī)型。第五，高程異常問題。目前我國(guó)應(yīng)用的高程異常圖在很多區(qū)域，特別是山區(qū)，存在一定的差異性，致使實(shí)際測(cè)量工作的準(zhǔn)確性并不高。

4.2 PTK測(cè)量成果質(zhì)量控制

通過研究表明，PTK確定整周模糊度的有效性可以達(dá)到百分之九十五，PTK與靜態(tài)的GPS相比還存在很多影響因素，如信息傳遞差異等。由此，與GPS靜態(tài)測(cè)量相比，RTK測(cè)量更容易出現(xiàn)問題，一定要實(shí)施質(zhì)量控制，而實(shí)施的方案主要分為以下幾點(diǎn)：第一，已知點(diǎn)檢核比較法。主要是在布測(cè)控制網(wǎng)的過程中應(yīng)用靜態(tài)GPS或者是全站儀多檢測(cè)出控制點(diǎn)，之后應(yīng)用RTK檢測(cè)出這些控制點(diǎn)的坐標(biāo)，以此進(jìn)行對(duì)比檢查，在問題時(shí)及時(shí)修正；第二，重測(cè)比較法。每一次初始化結(jié)束之后，先重新檢測(cè)一到兩個(gè)已經(jīng)測(cè)量過的RTK點(diǎn)或者是高精度控制點(diǎn)，在完成之后才能實(shí)施RTK測(cè)量工作；第三，電臺(tái)變頻實(shí)施檢測(cè)法。在檢測(cè)區(qū)域中構(gòu)建兩個(gè)以上的基準(zhǔn)站，每一個(gè)基準(zhǔn)站依據(jù)不同頻率發(fā)送整改數(shù)據(jù)，流動(dòng)站依據(jù)變頻開關(guān)選擇性的接受每一個(gè)基準(zhǔn)站整改的數(shù)據(jù)，以此取得兩個(gè)以上的最終結(jié)果，對(duì)比這些信息就可以判斷質(zhì)量的優(yōu)越性。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在水利工程測(cè)量工作中應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)，有助于解決以往測(cè)量工作的問題，提升測(cè)量工作的效率和質(zhì)量，并在技術(shù)不斷優(yōu)化的過程中，保障水利工程測(cè)量工作獲取信息數(shù)據(jù)的有效性，從而創(chuàng)造更為寬闊的發(fā)展空間，為水利工程建設(shè)工作提供保障。

參考文獻(xiàn)

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