RTK技術(shù)在水利灌區(qū)工程中的應(yīng)用

周宇

摘 要：隨著水利工程的管理工作不斷向著信息化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展，RTK技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用在水利灌區(qū)工程中，因此，加強(qiáng)對(duì)RTK技術(shù)的認(rèn)識(shí)和研究是非常必要的。本文介紹了RTK技術(shù)的基本原理、主要優(yōu)勢(shì)，講解了RTK技術(shù)在水利灌區(qū)工程中的具體應(yīng)用方法，分析了RTK技術(shù)存在的一些主要問(wèn)題，并提出了問(wèn)題的解決辦法，可以作為RTK技術(shù)在水利灌區(qū)工程應(yīng)用中的參考。

關(guān)鍵詞：水利灌區(qū)；RTK技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TV22 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

目前農(nóng)業(yè)仍然是國(guó)家重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè)，水利灌區(qū)是為發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的水利事業(yè)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)水利灌區(qū)建設(shè)就是保護(hù)農(nóng)業(yè)、支持農(nóng)業(yè)的具體表現(xiàn)，因此，各個(gè)農(nóng)業(yè)水利部門正在深入研究水利灌區(qū)相關(guān)技術(shù)，這不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的科學(xué)合理管理，而且對(duì)發(fā)展節(jié)水用水技術(shù)是非常有益的。國(guó)內(nèi)很多地方仍然保持以前簡(jiǎn)單的灌溉技術(shù)，這些地方應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)，了解新的水利灌區(qū)的管理技術(shù)。本文重點(diǎn)介紹了RTK技術(shù)在水利灌區(qū)中的應(yīng)用，這是一種信息化、現(xiàn)代化的水利灌區(qū)管理技術(shù)，它通過(guò)現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)手段，對(duì)水利灌區(qū)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而全面提高了水利灌區(qū)的信息化管理水平。

1 RTK技術(shù)原理和主要優(yōu)勢(shì)

1.1 RTK技術(shù)原理

RTK技術(shù)又稱為載波相位差分技術(shù)，是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站的載波相位基礎(chǔ)上的技術(shù)，它將基準(zhǔn)站采集的GPS衛(wèi)星載波相位觀測(cè)量通過(guò)調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行編碼和調(diào)試，再經(jīng)電臺(tái)數(shù)據(jù)鏈發(fā)射出去，流動(dòng)站接收機(jī)在對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)并采集載波相位觀測(cè)量的同時(shí)，接收來(lái)自基準(zhǔn)站的電臺(tái)信號(hào)，通過(guò)解調(diào)得到基準(zhǔn)站的載波相位觀測(cè)量，再利用OTF技術(shù)對(duì)由基準(zhǔn)站和移動(dòng)站采集的載波相位觀測(cè)量所確定的差分改正數(shù)動(dòng)態(tài)求解整周模糊度。只要能保證4顆以上衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤和必要的衛(wèi)星幾何圖形，則流動(dòng)站可根據(jù)給定的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，實(shí)時(shí)給出厘米級(jí)的定位結(jié)果。

1.2 RTK技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)

國(guó)內(nèi)很多水利灌區(qū)項(xiàng)目已經(jīng)逐步開(kāi)始使用RTK技術(shù)，這種RTK技術(shù)比一般測(cè)量技術(shù)先進(jìn)很多，準(zhǔn)確率也非常高，具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，其中主要優(yōu)勢(shì)包括：（1）RTK技術(shù)在時(shí)效性上非常具有優(yōu)勢(shì)，當(dāng)你在野外現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，如果采用了RTK技術(shù)，它可以很快給出定位，并且可以準(zhǔn)確到厘米級(jí)別，準(zhǔn)確率非常高，但是如果沒(méi)有采用RTK技術(shù)，就只能進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量，然后將靜態(tài)測(cè)量的結(jié)果回到單位進(jìn)行計(jì)算和分析，才能得到最終結(jié)果。這種傳統(tǒng)的方法時(shí)效性很差，效率比較低，不利于工作的快速推進(jìn)。（2）RTK技術(shù)與GPS相比就有一定特點(diǎn)。RTK技術(shù)本身就是基于載波相位觀測(cè)值得出的結(jié)果，能夠及時(shí)完成定位工作，及時(shí)取得坐標(biāo)系中的定位結(jié)果，準(zhǔn)確率非常高。而GPS就需要選擇載波相位，如果不選擇載波相位進(jìn)行測(cè)量，則準(zhǔn)確率就非常低，不能滿足水利灌區(qū)管理的精度要求。在水利灌區(qū)管理中應(yīng)用RTK技術(shù)，可以使得基準(zhǔn)站能夠?qū)崟r(shí)傳輸觀測(cè)的信息，當(dāng)收到RTK技術(shù)收集的觀測(cè)值后再與GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而得到差異值，不斷提高準(zhǔn)確性。

2 RTK技術(shù)在水利灌區(qū)工程中的應(yīng)用情況

國(guó)內(nèi)水利灌區(qū)工程中已經(jīng)總結(jié)了非常多的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)采用三角網(wǎng)測(cè)量辦法進(jìn)行水利灌區(qū)測(cè)量時(shí)，這種方法的準(zhǔn)確率非常低，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)比較大的偏差，尤其是測(cè)量工作一般是在野外，工作環(huán)境比較惡劣，測(cè)量工作不便于開(kāi)展，而且需要大量的人力物力，效率非常低。有時(shí)也會(huì)采用GPS測(cè)量方法，這種方法需要在野外完成數(shù)據(jù)測(cè)量后，將數(shù)據(jù)帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行計(jì)算分析，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)存在較大偏差，還需要重新到野外進(jìn)行重新測(cè)量，效率也是比較低。如果采用RTK技術(shù)進(jìn)行水利灌區(qū)的測(cè)量，就會(huì)大大提高測(cè)量的精度，節(jié)約大量的人力物力，提高測(cè)量效率，在現(xiàn)場(chǎng)就能查看測(cè)量數(shù)據(jù)，如果存在偏差或不能達(dá)到測(cè)量的技術(shù)要求，在現(xiàn)場(chǎng)就可以立即解決，節(jié)省了往返路途的時(shí)間，工作效率就會(huì)明顯提高。

另外，RTK技術(shù)還可以應(yīng)用在水利灌區(qū)的地形測(cè)量工作中。以往的地形測(cè)量工作，一般是在工作區(qū)域選擇一個(gè)控制點(diǎn)，制定一個(gè)專項(xiàng)測(cè)量方案，并需要很多測(cè)量設(shè)備配合工作，對(duì)地物分別進(jìn)行詳細(xì)的編碼，要將編碼分別記錄在案，同時(shí)要購(gòu)買或測(cè)量一個(gè)大比例尺的地圖，并在地形圖上進(jìn)行部點(diǎn)，這些工作還需要安排足夠的人員同時(shí)開(kāi)展工作，工作內(nèi)容和工作強(qiáng)度非常大，如果測(cè)量不準(zhǔn)確，還需要重新進(jìn)行校正或測(cè)量，準(zhǔn)確性比較低，效率比較差。如果在水利灌區(qū)的地形測(cè)量工作中采用RTK測(cè)量技術(shù)，測(cè)量時(shí)間能夠大幅度減少，一個(gè)人就能完成現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量工作。首先按照地形測(cè)量方案選擇好測(cè)量位置，然后將位置編號(hào)輸入設(shè)備，就能夠準(zhǔn)確定位，大幅度減少了工作時(shí)間，提高了準(zhǔn)確度和效率。同時(shí)，這種RTK測(cè)量技術(shù)不會(huì)受到環(huán)境或地形的影響，而且設(shè)備的操作非常簡(jiǎn)單，完全能夠滿足水利灌區(qū)測(cè)量的技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)了提高管理水平、降低管理成本的目標(biāo)。

3 RTK技術(shù)的主要問(wèn)題及解決辦法

3.1 RTK技術(shù)的主要問(wèn)題

RTK技術(shù)是一項(xiàng)非常先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，但是在使用過(guò)程中也會(huì)存在一些問(wèn)題，主要問(wèn)題如下：

（1）當(dāng)基準(zhǔn)站提供的基準(zhǔn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)站的坐標(biāo)也有偏差，因此，基本站的基準(zhǔn)坐標(biāo)準(zhǔn)確性非常重要，對(duì)整個(gè)測(cè)量工作都會(huì)造成根本影響，在基準(zhǔn)站建設(shè)時(shí)一定要控制好基準(zhǔn)坐標(biāo)的準(zhǔn)確性。

（2）當(dāng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)不夠準(zhǔn)確時(shí)，也會(huì)造成一定偏差。一般這個(gè)問(wèn)題發(fā)生在已經(jīng)知道的公共點(diǎn)轉(zhuǎn)換為水利灌區(qū)內(nèi)的公共點(diǎn)坐標(biāo)。應(yīng)當(dāng)盡量增加公共點(diǎn)的數(shù)量，提高已知公共點(diǎn)的準(zhǔn)確性。

（3）在水利灌區(qū)選擇基準(zhǔn)站時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇衛(wèi)星角度比較高的區(qū)域，并且一定要避開(kāi)電子干擾因素，避開(kāi)面積比較大的水域范圍。

（4）在水利灌區(qū)使用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇合適的時(shí)間開(kāi)展測(cè)量工作。一般應(yīng)當(dāng)避開(kāi)中午時(shí)間，這個(gè)時(shí)間段容易受到衛(wèi)星的影響比較大，造成RTK設(shè)備運(yùn)行速度非常慢，不利于開(kāi)展工作。

3.2 解決辦法

針對(duì)在水利灌區(qū)測(cè)量工作中RTK技術(shù)可能遇到的問(wèn)題，下面給出了一些解決的辦法：

（1）當(dāng)采用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，發(fā)生無(wú)法進(jìn)行電臺(tái)連接、鎖定衛(wèi)星及利用公共衛(wèi)星的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)檢查各線、串口連接是否正確，查驗(yàn)基準(zhǔn)站的接收機(jī)和發(fā)射電臺(tái)是否能夠正常使用，流動(dòng)站的電臺(tái)設(shè)置與發(fā)射電臺(tái)頻道是否保持一致。如果檢查后仍出現(xiàn)無(wú)法進(jìn)行電臺(tái)連接的情況，要將RTK進(jìn)行初始化設(shè)置。

（2）當(dāng)在進(jìn)行RTK數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)，遇到了建筑物或其他遮擋物，就可能對(duì)RTK的工作產(chǎn)生影響，甚至可能導(dǎo)致失去衛(wèi)星連接，這種情況可以進(jìn)行RTK初始化設(shè)置，或者調(diào)整設(shè)備的模糊度。

（3）如果RTK工作范圍超過(guò)設(shè)計(jì)要求的距離時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)不好的情況，接收機(jī)不能取得準(zhǔn)確的整周數(shù)解，這種情況下，一定要檢查電瓶或接收機(jī)的電量，或者將基準(zhǔn)站調(diào)整到適當(dāng)?shù)目刂泣c(diǎn)上。

（4）如果水利灌區(qū)的某個(gè)位置有一定的測(cè)量盲區(qū)，不能夠使用GPS信息，這種情況下，應(yīng)當(dāng)采用傳統(tǒng)辦法進(jìn)行測(cè)量。

結(jié)語(yǔ)

隨著水利灌區(qū)相關(guān)工作的不斷發(fā)展，RTK技術(shù)已經(jīng)被各個(gè)灌區(qū)管理部門所認(rèn)可，這種技術(shù)能夠提高水利灌區(qū)的管理水平，提高測(cè)量的工作效率，如果將RTK技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，將能夠更加快捷地讀取數(shù)據(jù)，滿足水利灌區(qū)工作的要求。另外，RTK技術(shù)所得到的數(shù)據(jù)可以采用多種電子格式進(jìn)行保存，為水利灌區(qū)相關(guān)信息管理工作提供了便利。

參考文獻(xiàn)

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