GPS—RTK測(cè)量技術(shù)在水利工程測(cè)繪中的應(yīng)用分析

武藝

摘要：現(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)水利工程的發(fā)展也有了很大的提高。GPS技術(shù)誕生于美國(guó)，其在水利工程測(cè)繪中得到廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)具有高精度、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，為拓寬信息采集與處理功能發(fā)揮重要作用。隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，GPS技術(shù)的信號(hào)得到較好的改善，該技術(shù)在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK測(cè)量技術(shù)；水利工程測(cè)繪；應(yīng)用分析

引言

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各種新興技術(shù)層出不窮，為我國(guó)各個(gè)行業(yè)的發(fā)展提供了巨大的推進(jìn)力。GPS-RTK測(cè)量技術(shù)，作為新興技術(shù)的一種，為我國(guó)水利工程的建設(shè)提供了技術(shù)支持，尤其在測(cè)繪方面起到了重要作用。GPS-RTK技術(shù)改變了傳統(tǒng)測(cè)繪的方式和程序，主要體現(xiàn)在控制網(wǎng)的部署不再以逐級(jí)布網(wǎng)的方式為重，而直接在首級(jí)控制之下，部署控制點(diǎn)、采集地，高效完成部署工作，并且提高了測(cè)繪結(jié)果的精準(zhǔn)度，減少誤差?？偠灾珿PS-RTK測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)，提高了我國(guó)水利工程測(cè)繪水平，為水利工程建設(shè)水平的提高提供了技術(shù)保障。

1 GPS-RTK技術(shù)基本原理的概述

RTK（Real-TimeKinematic）即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法，也被稱為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)。其通過(guò)載波相位測(cè)量及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，完成工程測(cè)繪工作。該技術(shù)是GPS技術(shù)的一種延伸，是建立在成熟的GPS技術(shù)之上的。目前的RTK技術(shù)，通常包括流動(dòng)站接收機(jī)、基準(zhǔn)站接收機(jī)及數(shù)據(jù)鏈三方面內(nèi)容，核心在于載波相位技術(shù)，其是整個(gè)RTK技術(shù)的基礎(chǔ)。通過(guò)基準(zhǔn)點(diǎn)中的接收機(jī)，接受衛(wèi)星所導(dǎo)的測(cè)繪數(shù)據(jù)，并且將所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、統(tǒng)計(jì)與分析，之后再通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)將處理完畢的數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，最終由流動(dòng)站將接受的GPS信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，獲得三維坐標(biāo)，在這一過(guò)程中，所得數(shù)據(jù)能夠精準(zhǔn)到厘米級(jí)別，無(wú)論是測(cè)量效率還是精準(zhǔn)度，都大大提升。由此可見(jiàn)，RTK技術(shù)對(duì)于工程測(cè)繪行業(yè)的推動(dòng)效果是不可比擬的。

2 RTK的不足及測(cè)量成果的質(zhì)量控制

2.1受衛(wèi)星狀況限制

衛(wèi)星系統(tǒng)位置在美國(guó)最好的時(shí)間段，其他國(guó)家的在某時(shí)間段內(nèi)無(wú)法達(dá)到良好的衛(wèi)星覆蓋狀況，極易出現(xiàn)假值的問(wèn)題。而且對(duì)于一些偏遠(yuǎn)的山區(qū)、森林區(qū)及高樓密布區(qū)，較差的衛(wèi)星信號(hào)給作業(yè)時(shí)間帶來(lái)不利影響。要想發(fā)現(xiàn)假值問(wèn)題，可以通過(guò)應(yīng)用RTK測(cè)量成果質(zhì)量控制的方式，并通過(guò)選擇作業(yè)時(shí)間的方法解決作業(yè)時(shí)間受限制的問(wèn)題。

2.2天空環(huán)境影響

GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用效果極易受到天空環(huán)境因素的影響，尤其是在白天中午，該時(shí)間段的電離層干擾較大，且較少的共用衛(wèi)星數(shù)，常常導(dǎo)致初始化時(shí)間長(zhǎng)的現(xiàn)象，使測(cè)量作業(yè)無(wú)法順利實(shí)施。根據(jù)實(shí)際情況可知，在11：00之前，15：30之后，RTK測(cè)量結(jié)果的效率最高，而中午時(shí)分是測(cè)量效率最低的時(shí)間段。因此，在應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)時(shí)，應(yīng)選擇合適的測(cè)量時(shí)間段。

2.3數(shù)據(jù)傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小的問(wèn)題

障礙物對(duì)RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)挠绊戄^大，比如，高大建筑物、高大山體等，其對(duì)高頻信號(hào)源的干擾十分嚴(yán)重，直接造成測(cè)量精度及作業(yè)半徑。另外，從實(shí)際情況可知，當(dāng)RTK作業(yè)半徑超過(guò)一定距離時(shí)，測(cè)量結(jié)果誤差超限，因此RTK的實(shí)際作業(yè)有效半徑要小于其標(biāo)稱半徑。對(duì)于這一問(wèn)題的解決，主要是改變基準(zhǔn)站布設(shè)點(diǎn)，將其布設(shè)于測(cè)區(qū)中央的最高點(diǎn)能取得良好效果。

2.4初始化能力和所需實(shí)踐問(wèn)題

在一些樓群密集的地方，由于GPS的信號(hào)較差，實(shí)施作業(yè)具有一定難度，有時(shí)需要進(jìn)行RTK的重新初始化。對(duì)測(cè)量作業(yè)的效率與精度帶來(lái)不利影響。為了解決這一問(wèn)題，選擇性能較高的RTK機(jī)型發(fā)揮重要作用，將所需時(shí)間短、初始化能力強(qiáng)的RTK機(jī)型應(yīng)用測(cè)量中，具有重要的實(shí)踐意義。

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

控制點(diǎn)的確定和調(diào)整是測(cè)量工作中最重要的工作，一般水利工程大多分布在山區(qū)及復(fù)雜地形中，在這種環(huán)境中很難精準(zhǔn)確定控制點(diǎn)，給測(cè)繪工作帶來(lái)了困難，實(shí)際工作中廣泛應(yīng)用全站儀以及三角網(wǎng)的測(cè)量法。但是，這種測(cè)量方式容易收到外界干擾，并且測(cè)量工作量較大。應(yīng)用RTK技術(shù)能夠取得更好的效果，并且操作更加簡(jiǎn)便，大幅度減少工作量。

3.2求定測(cè)區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)

這是指主要采用高斯投影方法將觀測(cè)的WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為工程施工的自定義坐標(biāo)或者國(guó)家平面坐標(biāo)。假如相應(yīng)的水利工程測(cè)區(qū)有國(guó)家坐標(biāo)系的高等級(jí)點(diǎn)，可直接對(duì)其進(jìn)行采納。在采用自定義坐標(biāo)系過(guò)程中，可選擇一個(gè)投影面，對(duì)加常數(shù)或投影橢球高、中央子午線進(jìn)行重新的定義，從而保證地面網(wǎng)邊長(zhǎng)投影的高程基準(zhǔn)面與橢球面保持一致，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定和計(jì)算出基線的長(zhǎng)度、基線兩端點(diǎn)的自定義平面坐標(biāo)，然后通過(guò)隨機(jī)軟件求得坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，在相同測(cè)區(qū)內(nèi)，為保證坐標(biāo)的統(tǒng)一，通常使用相同轉(zhuǎn)換參數(shù)。此后，一定要進(jìn)行檢查，保證所測(cè)長(zhǎng)度的變形小于2.5cm/km，已達(dá)到和符合相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。

3.3施工放樣測(cè)量

RTK應(yīng)用在水利工程的測(cè)繪工作中，能夠高效完成施工放樣工作。將水利工程中的已知坐標(biāo)輸入到數(shù)據(jù)處理軟件中，對(duì)其進(jìn)行修正。具體而言，是以流動(dòng)站所在的坐標(biāo)為基準(zhǔn)，利用地形圖對(duì)目標(biāo)點(diǎn)與流動(dòng)站之間的距離進(jìn)行確定，進(jìn)而對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行修正，完成施工放樣測(cè)量工作。

3.4水下地形測(cè)量

水下地形測(cè)量是水利工程測(cè)量難度較大的部分，主要是由于復(fù)雜的水下地形給測(cè)量作業(yè)帶來(lái)一定難度，使得測(cè)量人員無(wú)法看到實(shí)際狀況，且較差的水上作業(yè)環(huán)境加大了測(cè)量難度。測(cè)量人員一般的采用這幾種方法，即六分儀、三桿分度儀、全站儀配合測(cè)深儀，但是這種測(cè)量方法具有一定的缺點(diǎn)，比如工作量較大，精度較低，所需人員多等。隨著GPS-RTK技術(shù)的良好發(fā)展，水下地形測(cè)量在水利工程測(cè)量的應(yīng)用取得良好效果，其中有海洋測(cè)量軟件、中海達(dá)數(shù)字單雙頻測(cè)深儀等，將這些導(dǎo)航軟件與筆記本連接起來(lái)，能保證定位的準(zhǔn)確，且能實(shí)現(xiàn)GPS與測(cè)深儀的數(shù)據(jù)導(dǎo)入筆記本中，由海洋測(cè)量軟件處理生成水下地形圖，為形成軟件繪制水下地形圖奠定基礎(chǔ)。在水下地形測(cè)量中應(yīng)用GPS技術(shù)，能夠大大減少工作量，且有助于提升測(cè)量精度，另外，水下地形圖為今后建立與管理地理信息系統(tǒng)提供良好條件。

結(jié)語(yǔ)

GPS-RTK測(cè)量技術(shù)改變了當(dāng)前水利工程測(cè)繪工作的格局，提高了測(cè)繪工作的效率和精準(zhǔn)度，降低了測(cè)繪成本，解決了測(cè)繪工作中的難題。水利工程的測(cè)繪人員要加快掌握RTK技術(shù)，從而更加高效地完成測(cè)繪工作，不斷提高水利工程的施工水平。

參考文獻(xiàn)

[1]高峰，黃濤.淺談GPS-RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2017，（16）：83-84.

[2]林淑晶，姜浩，鄭京旭.GPSRTK技術(shù)在水利工程測(cè)繪中的應(yīng)用淺析[J].經(jīng)緯天地，2017，（03）：23-25.

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

[4]李安康.GPSRTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用探析[J].黑龍江水利科技，2014，42（06）：183-184.

[5]李超.基于GPS技術(shù)的水下地形測(cè)量方法[J].西部資源，2017（03）：151-152.

（作者單位：天津水運(yùn)工程勘察設(shè)計(jì)院

天津市水運(yùn)工程測(cè)繪技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）