GPS-RTK測(cè)量技術(shù)在水利工程測(cè)繪中的應(yīng)用

尹如飛

摘? ? 要：在現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，離不開(kāi)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，而GPS測(cè)量技術(shù)大大提高了測(cè)繪準(zhǔn)確度及其可靠性，在提高建筑工程項(xiàng)目測(cè)繪管理自動(dòng)化建設(shè)水平方面發(fā)揮著非常重要的作用?；诖?，以下對(duì)GPS-RTK測(cè)量技術(shù)在水利工程測(cè)繪中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以供參考。

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

1? 引言

水利工程建設(shè)開(kāi)始前，通過(guò)測(cè)繪技術(shù)了解施工場(chǎng)地地形地貌，并通過(guò)合理規(guī)劃使用促進(jìn)施工場(chǎng)地土地使用效率提升。水利工程地形測(cè)繪時(shí)要利用相應(yīng)技術(shù)、設(shè)備，結(jié)合地形情況選擇制定合適的測(cè)繪方案，大幅度提高測(cè)繪質(zhì)量與效率。文中全面分析水利工程測(cè)繪的技術(shù)要點(diǎn)與措施。

2? GPS-RTK的工作原理

傳統(tǒng)GPS測(cè)量方法需要觀測(cè)結(jié)束進(jìn)行解算才能取得厘米級(jí)的精度，而RTK測(cè)量是以載波相位為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分測(cè)量。它的工作原理是：選取一個(gè)點(diǎn)建立基準(zhǔn)站，并在基準(zhǔn)站安置GPS接收機(jī);將接收機(jī)連接數(shù)據(jù)發(fā)送裝置，隨時(shí)向流動(dòng)站發(fā)送測(cè)量信息和基準(zhǔn)站的位置信息;使用者攜帶GPS接收機(jī)，接收來(lái)自4顆以上實(shí)時(shí)觀測(cè)衛(wèi)星的信息，同時(shí)接收從基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)發(fā)送裝置發(fā)送來(lái)的基準(zhǔn)站信息;對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分處理，計(jì)算出整周模糊度和使用的位置數(shù)據(jù)和精度。

3? GPSRTK技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

3.1? GPSRTK技術(shù)的作業(yè)效率高

GPSRTK技術(shù)適用于所有的地形測(cè)量，針對(duì)一般的地形地勢(shì)，RTK檢測(cè)站能夠一次性測(cè)完5km半徑的土地，與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比較，有著較高的測(cè)量效率，只需要一人進(jìn)行操作完成，而且放樣點(diǎn)的位置在1s～2s就可以完成作業(yè)。例如，在一般公路路線的測(cè)量中，3～4人的小組可以完成6km～8km的測(cè)量范圍，還可以完成中樁抄平工作，按照該種測(cè)量模式，有效提高了地形測(cè)繪圖的測(cè)量效率，也能夠充分保證測(cè)量的精度和效率。

3.2? 成本低，獲取服務(wù)容易

目前，高性?xún)r(jià)比的國(guó)產(chǎn)GNSS測(cè)量終端設(shè)備價(jià)格在2萬(wàn)元以?xún)?nèi)，此類(lèi)設(shè)備在上輸入CORS差分服務(wù)賬號(hào)后，通過(guò)接收CORS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過(guò)來(lái)的差分信息，即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)厘米級(jí)定位。國(guó)內(nèi)有兩種常用方式獲得采用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的CORS服務(wù)。一種是具有測(cè)繪資質(zhì)單位向當(dāng)?shù)氐乩硇畔⒅鞴懿块T(mén)申請(qǐng)受監(jiān)管的區(qū)域CORS服務(wù)，審批流程較為復(fù)雜?？蓪?shí)現(xiàn)一套轉(zhuǎn)換參數(shù)全市通用;另一種是購(gòu)買(mǎi)千尋位置的北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)CORS服務(wù)，該服務(wù)基于RTK（載波相位差分）技術(shù)開(kāi)發(fā)，購(gòu)買(mǎi)服務(wù)無(wú)資質(zhì)門(mén)檻，只需要實(shí)名認(rèn)證，信號(hào)覆蓋全國(guó)32省市，一個(gè)賬號(hào)全國(guó)通用。

3.3? GPSRTK可以全天候作業(yè)

該技術(shù)只需要在兩點(diǎn)間滿(mǎn)足光學(xué)通視，就能夠進(jìn)行全天候作業(yè)，與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比較，受到外界環(huán)境條件影響的因素較少，測(cè)量的效果也是比較好。另外，GPSRTK的自動(dòng)化程度較高，可以應(yīng)用到各種測(cè)繪作業(yè)中，而且內(nèi)部配置的一些專(zhuān)業(yè)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)多種測(cè)繪功能，減少人工測(cè)繪帶來(lái)的誤差，也能夠充分保證作業(yè)的精確度。

4? 水利工程測(cè)繪GPS-RTK測(cè)量技術(shù)應(yīng)用

4.1? 快速采集

水利工程測(cè)量時(shí)，做好工程數(shù)據(jù)采集工作是一項(xiàng)重要工作。GPSRTK技術(shù)對(duì)測(cè)繪區(qū)域的監(jiān)控主要通過(guò)遙感技術(shù)完成，并根據(jù)地形情況繪制出相應(yīng)的圖形，構(gòu)建完整的地理信息模型。利用遙感技術(shù)定位監(jiān)測(cè)施工項(xiàng)目重點(diǎn)不穩(wěn)，并充分利用該項(xiàng)技術(shù)強(qiáng)大的輸出功能，分析采集到的數(shù)據(jù)。此外，還可以利用數(shù)據(jù)庫(kù)快速檢索功能，確定關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

4.2? 在測(cè)量河道地形工作中GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用

在水利工程建設(shè)中經(jīng)常需要測(cè)量河道地形圖，然而因?yàn)楹拥赖匦沃邪罅康乃聝?nèi)容，而水下的河道除了具有十分復(fù)雜的特點(diǎn)之外，更是測(cè)量工作者通過(guò)肉眼無(wú)法觀測(cè)到的，所以在水利工程測(cè)量中河道地形的測(cè)量工作屬于一個(gè)非常關(guān)鍵的難點(diǎn)。傳統(tǒng)的河道地形測(cè)量方法主要是通過(guò)測(cè)深儀、全站儀、六分儀和三桿分度儀各種儀器實(shí)施測(cè)量，這種方式具有較高的人員素質(zhì)要求、較大的工作量、精度低和較小的測(cè)量范圍等不足。而通過(guò)GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行河道測(cè)量則能夠很好地解決這些問(wèn)題，現(xiàn)在其已經(jīng)逐漸地變成主要的水利工程測(cè)量手段。在河道地形圖測(cè)量中GPS-RTK技術(shù)的主要操作方式如下：①連接電腦、測(cè)深儀和PTK等相關(guān)設(shè)備;②通過(guò)導(dǎo)航軟件將相關(guān)的測(cè)量點(diǎn)準(zhǔn)確定位出來(lái)，并且由導(dǎo)航軟件作為指導(dǎo)，使測(cè)量點(diǎn)可以在指定的位置不斷地移動(dòng)，隨后在電腦中導(dǎo)入測(cè)深儀和PTK測(cè)量出來(lái)的信息，由河道測(cè)量軟件有效地處理存儲(chǔ)于電腦中的數(shù)據(jù);③將河道地形圖繪制出來(lái)。

4.3? 高效分析

GPS-RTK技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析形成具體的數(shù)字地圖。第一，需要對(duì)收集到的數(shù)據(jù)根據(jù)特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)，之后根據(jù)分類(lèi)數(shù)據(jù)完成相應(yīng)數(shù)據(jù)的分析。然后根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以將交通、環(huán)境等因素進(jìn)行充分考慮，提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)分析還能與周邊環(huán)境保持高度一致，最終將測(cè)繪出來(lái)的結(jié)果形成有效的數(shù)據(jù)地圖，為下一步的施工提供依據(jù)。

4.4? 在測(cè)量加密控制點(diǎn)工作中GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用

在正式開(kāi)工之前，大多數(shù)的水利工程都會(huì)針對(duì)工程情況實(shí)施實(shí)地測(cè)量，在實(shí)地測(cè)量中基本上都會(huì)應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行控制點(diǎn)的加密測(cè)量。之所以如此，主要是由于很多水利工程都處于荒涼或者偏遠(yuǎn)的地區(qū)，并不具備充足的高級(jí)控制點(diǎn)，大部分都是通過(guò)普通的測(cè)量方法對(duì)三角網(wǎng)和對(duì)距儀導(dǎo)線進(jìn)行測(cè)量，但是這些方法往往具有非常繁重的工作量和較低的數(shù)據(jù)精度。如果利用PTK技術(shù)實(shí)施加密控制點(diǎn)的測(cè)量，工作人員只要將不少于3個(gè)的測(cè)量控制點(diǎn)設(shè)置在測(cè)區(qū)15km的區(qū)域內(nèi)就能夠順利開(kāi)展測(cè)量工作，并且獲得理想的測(cè)量效果。該方式具有很高的可操作性，大幅度提高了加密控制點(diǎn)測(cè)量工作的效率。

4.5? 確定監(jiān)測(cè)方案

在進(jìn)行水庫(kù)水下地形測(cè)量過(guò)程中，合理對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行分析，并以上次測(cè)量為基礎(chǔ)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，在此次測(cè)量中主要是利用測(cè)深儀與RTK進(jìn)行，其測(cè)繪面積約為0.2km2，在此次測(cè)量過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際的需求確定監(jiān)測(cè)方式，以了解其變化。例如，在施工區(qū)域或者附近水域中隨機(jī)抽取水下地形點(diǎn)，對(duì)整體進(jìn)行分析，如果其抽樣測(cè)量點(diǎn)實(shí)際結(jié)果與上次測(cè)量相同，則判斷該區(qū)域水下地形吻合，如果其測(cè)量數(shù)值與上次測(cè)量不同，則表示其地形數(shù)據(jù)失效，需要對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行全面重測(cè)，以滿(mǎn)足當(dāng)前的需求。在進(jìn)行測(cè)量過(guò)程中，主要是通過(guò)無(wú)驗(yàn)潮水深測(cè)量原理，靈活應(yīng)用GPSRTK技術(shù)實(shí)現(xiàn)水上測(cè)量的無(wú)驗(yàn)潮方式，改變了傳統(tǒng)的水深測(cè)量交會(huì)定位中存在的不足之處，降低氣象對(duì)測(cè)量產(chǎn)生的影響，提高其測(cè)量精度，同時(shí)降低其施工難度，減少人力的投入。

5? 結(jié)束語(yǔ)

測(cè)量作為水利工程建設(shè)的前提與基礎(chǔ)，要結(jié)合工程實(shí)際情況選擇合適的測(cè)量方法，提高工程測(cè)量質(zhì)量與效率。同時(shí)不斷引入新的設(shè)備與技術(shù)，推動(dòng)測(cè)量行業(yè)快速發(fā)展。

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