RTK動態(tài)測量在水利工程測量中的應(yīng)用研究

柴成海

（中國水利水電第四工程局有限公司勘測設(shè)計研究院，青海 西寧 810000）

水利工程作為一項惠民工程，隨著建筑技術(shù)體系的不斷成熟，水利工程規(guī)模也在不斷擴大。為了提升水利工程施工的有序性，施工單位需要做好前期的測量工作。RTK動態(tài)測量屬于新類型的測量技術(shù)，但是該技術(shù)具備測量精準(zhǔn)度高、操作簡單、數(shù)據(jù)采集完整度高等優(yōu)勢，將其應(yīng)用到水利工程測量當(dāng)中，對提高水利工程施工速度有著積極的意義。

1 RTK動態(tài)測量作業(yè)原理

RTK技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，其可以分為基準(zhǔn)站、流動站與數(shù)據(jù)鏈三部分?；鶞?zhǔn)站是RTK技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，主要用于接收或輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，流動站是輔助基準(zhǔn)站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的站點，其分布位置相對靈活。數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)沁M(jìn)行數(shù)據(jù)信息整合的主要載體。該技術(shù)的主要應(yīng)用原理是測量人員在測量過程中，將基準(zhǔn)站接收機架設(shè)置在既定的坐標(biāo)參考點上，同時將設(shè)備與GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行連接，使其可以準(zhǔn)確獲取到所需要的相關(guān)信息。包括該測量站點的基礎(chǔ)坐標(biāo)、偽距觀測值、載波相位觀測值、現(xiàn)階段接收機的工作狀態(tài)等，所有數(shù)據(jù)的傳輸都需要依托于數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行傳輸，流動站在接到相關(guān)數(shù)據(jù)信息之后，會對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行初始化操作，在完成周期性搜索之后，整個系統(tǒng)的運行情況開始進(jìn)行動態(tài)作業(yè)。流動站在收到相關(guān)測量數(shù)據(jù)信息之后，會與GPS系統(tǒng)進(jìn)行對接，獲取到相應(yīng)的載波相位數(shù)據(jù)，利用內(nèi)差分處理進(jìn)行模糊度分析，從而獲取到準(zhǔn)確的坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息。

2 RTK作業(yè)時需注意的問題

受到RTK作業(yè)情況的影響，在對測量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作時，需要對作業(yè)區(qū)域已知三個坐標(biāo)點進(jìn)行確定，利用相應(yīng)的計算方法，對求解高程轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行確定。為了提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要確保參與測量的基準(zhǔn)點分布比較均勻，同時還可以覆蓋到整個水利工程的作業(yè)區(qū)域。為了提高WGS-84坐標(biāo)系與當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系數(shù)學(xué)模型的擬合程度，進(jìn)而提高待測點的精度，通常要聯(lián)測盡可能多的已知點。轉(zhuǎn)換參數(shù)的計算通常有兩種方法：一是充分利用已有的GPS控制網(wǎng)資料，將多個已知點的WGS-84坐標(biāo)與相應(yīng)的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)輸入電子手簿中，利用內(nèi)置軟件，經(jīng)平差解算出轉(zhuǎn)換參數(shù)；二是將基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點或未知點上，流動站依次測量各已知點的WGS-84坐標(biāo)，再將各已知點所對應(yīng)的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系的平面坐標(biāo)和高程輸入手簿中進(jìn)行點校正，剔除校正殘差比較大的已知點，從而解算出兩坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。在作業(yè)時，基準(zhǔn)站一般要選擇在周圍沒有遮擋的開闊地方，以使基準(zhǔn)站能夠接收到盡可能多的GPS衛(wèi)星信號；考慮到電磁波干擾及湖面、水面及建筑物等帶來的多路徑效應(yīng)，基準(zhǔn)站要遠(yuǎn)離無線電發(fā)射源、高壓線及水面；為了增大基準(zhǔn)站無線電有效的發(fā)射距離，要盡可能把基準(zhǔn)站選在地勢較高的地方，并穩(wěn)定牢固架設(shè)，觀測期間不能有輕微晃動，以免影響測量精度。

3 RTK動態(tài)測量在水利工程測量中的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 測量精準(zhǔn)度高

傳統(tǒng)水利工程測量過程中，需要根據(jù)區(qū)域復(fù)雜程度適當(dāng)分布控制測量點個數(shù)，由于測量點個數(shù)的增多，也增加了測量工作總量，提高了數(shù)據(jù)的容錯率。RTK動態(tài)測量技術(shù)的應(yīng)用，可以降低人為測量失誤導(dǎo)致的相關(guān)問題，并且在RTK動態(tài)測量技術(shù)當(dāng)中，可以利用基站與流動站對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時獲取，有效提升了數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性，同時還可以根據(jù)作業(yè)要求選擇相應(yīng)等級的測繪標(biāo)準(zhǔn)，為水利工程的后續(xù)施工提供堅實的數(shù)據(jù)支持[1]。

3.2 測量過程便捷度高

在傳統(tǒng)水利工程測量的過程中，測量人員需要對區(qū)域全范圍的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，在完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集工作之后，再對采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總分析，以得出作業(yè)區(qū)域的基礎(chǔ)地理信息。此類方法的工作效率較低，同時為了提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要應(yīng)用較為復(fù)雜的工序?qū)ζ溥M(jìn)行測量，增加了數(shù)據(jù)采集的負(fù)擔(dān)。RTK動態(tài)測量技術(shù)的應(yīng)用，可以對作業(yè)區(qū)信息進(jìn)行實時獲取，同時該技術(shù)在應(yīng)用過程中，其數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確度非常高，因此可以將測量過程適當(dāng)簡化，以減少測量人員的工作總量，提高數(shù)據(jù)信息應(yīng)用的整體價值。

3.3 自動化水平較高

水利工程在施工過程中，需要依托于眾多的數(shù)據(jù)支持，以此來獲取到準(zhǔn)確的工程測量內(nèi)容。RTK動態(tài)測量技術(shù)的應(yīng)用可以有效提升技術(shù)應(yīng)用的自動化測量水平，同時借助于信息化技術(shù)可以對信息進(jìn)行快速處理，例如，依托于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的云計算技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，此類技術(shù)可以根據(jù)指令對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行針對性處理，有效提升數(shù)據(jù)信息的處理效率。并且考慮到所需要處理的數(shù)據(jù)信息總量較大，在對其進(jìn)行處理時，可以借助云儲存技術(shù)對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行保存，節(jié)省了硬件設(shè)備的應(yīng)用空間。

4 RTK動態(tài)測量技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用

4.1 RTK平面控制測量

4.1.1 地形RTK測量

在水利工程建設(shè)過程中，考慮到水利工程建設(shè)區(qū)域在水域附近，因此在實際測量過程中，需要借助RTK技術(shù)對地形進(jìn)行測量。在具體應(yīng)用過程中，為了提升實際測量效果，可以在水利工程的中間區(qū)域設(shè)置中心控制基點，以此為基準(zhǔn)進(jìn)行其他基站的設(shè)置，相關(guān)測量點之間的間距保持在2.0～3.5 km之間，為了提升數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性，可以在作業(yè)區(qū)內(nèi)設(shè)置三個C級聯(lián)測點與四個D級測量點，根據(jù)測量到的數(shù)據(jù)來轉(zhuǎn)換測量參數(shù)。在測量過程中，可以將所有基站的中心線進(jìn)行集中，同時測量的時間控制在1 min以內(nèi)，采集不同時間段的觀測數(shù)據(jù)，求取數(shù)據(jù)的平均觀測值。

4.1.2 綜合整治工程RTK測量

在水利工程測量過程中，綜合整治工程也屬于非常重要的應(yīng)用內(nèi)容。在對該工程進(jìn)行RTK測量的過程中，一般都需要應(yīng)用工程測量圖，在初始測量的過程中，需要對地形圖進(jìn)行1：500地形圖的繪制，在地形圖中標(biāo)注相應(yīng)的控制測量點，并且可以選用相應(yīng)的GPS測量點，為了提高實際的測量應(yīng)用效果，在實際應(yīng)用的過程中，需要對選取恰當(dāng)?shù)腄級測量點進(jìn)行測量，為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次采集，從而有效提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，在實際應(yīng)用的過程中，還需要對坐標(biāo)差值進(jìn)行計算，若坐標(biāo)之間的差值過大，則需要對坐標(biāo)點進(jìn)行重新篩選。

4.2 RTK高程測量

在水利工程建設(shè)的過程中，高程測量也屬于非常重要的應(yīng)用環(huán)節(jié)。在測量時，可以選擇RTK控制點對工程進(jìn)行對應(yīng)等級的測量。完成數(shù)據(jù)采集之后，對測量的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行平差，平差的誤差范圍需要結(jié)合測量等級進(jìn)行確定，例如，水利工程采用的測量標(biāo)準(zhǔn)為四等水準(zhǔn)測量，那么每公里的誤差范圍應(yīng)控制在4.5 mm以內(nèi)，同時還需要將相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合分析，由此得出該區(qū)域的高程數(shù)值。與上述兩種情況類似，在高程測量過程中，需要選取合適的測量基準(zhǔn)點，以此為基準(zhǔn)對其綜合分析，結(jié)合以往水利工程的測量經(jīng)驗，相鄰測量點之間的誤差需要控制在小范圍內(nèi)，避免誤差累積。

5 結(jié)語

相較于傳統(tǒng)水利工程測量方法，RTK動態(tài)測量技術(shù)具有很多應(yīng)用優(yōu)勢，在實際應(yīng)用過程中，技術(shù)人員需要優(yōu)化基準(zhǔn)站的選擇工作，同時將測量基點控制在控制網(wǎng)當(dāng)中，從而有效提升數(shù)據(jù)測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，為水利工程施工提供可靠的數(shù)據(jù)支持。