全站儀和GPS-RTK在水文河道測量中的運用初探

摘 要：水文河道測量工作是水文管理的重要項目，在實際的工作中，結(jié)合區(qū)域范圍內(nèi)內(nèi)水文河道的特征，使用全站儀與GPS-RTK相互結(jié)合的檢測方法，可提高檢測結(jié)果有效性。本文首先對水文河道測量工作精度影響因素進(jìn)行了分析;其次，重點探究了兩種方法相互結(jié)合的應(yīng)用模式，希望能為該領(lǐng)域關(guān)注者提供有益參考。

關(guān)鍵詞：水文;河道;全站儀;GPS-RTK

引言

傳統(tǒng)水文河道測量工作中，使用的設(shè)備為水準(zhǔn)儀與經(jīng)緯儀，兩種設(shè)備不能有效地適應(yīng)水文河道測量工作量大的特征。在實際的應(yīng)用中，觀測的范圍較小，測量的距離較短，操作程序較為繁雜，不利于提高測量工作的效率和精度。進(jìn)入到現(xiàn)代化社會發(fā)展中，全站儀與GPS技術(shù)得到了優(yōu)化與提升，如何在將兩種技術(shù)設(shè)備應(yīng)用到水文河道測量工作環(huán)節(jié)，提高檢驗工作的有效性，成為了相關(guān)領(lǐng)域工作人員的工作重點之一。

一、水文河道測量工作中精度的影響因素

近年來，國內(nèi)水文河道測量工作中，全站儀和GPS設(shè)備的應(yīng)用范圍持續(xù)擴(kuò)大，在行業(yè)內(nèi)部的測量與操作環(huán)節(jié)不斷普及。在實際的操作中，工作人員要明確可能影響檢驗結(jié)果的因素，并對此類因素進(jìn)行控制和排除，確保不會對檢驗結(jié)果的精準(zhǔn)度造成影響。比如，相關(guān)領(lǐng)域的研究工作人員提出，全站儀設(shè)備在使用過程中，反射介質(zhì)可能會對檢驗的精準(zhǔn)度以及測量距離的結(jié)果造成影響，并且顏色越淺反射的信號則越強(qiáng)。在進(jìn)行精度檢驗要求較高的項目檢測中，可以使淺色的反射物質(zhì)，增強(qiáng)反射信號的強(qiáng)度，最終提升檢驗結(jié)果的精度[1]。GPS設(shè)備在實際的應(yīng)用中，則會受到環(huán)境因素、天氣因素等多項指標(biāo)的影響，所以在正式開始檢驗操作之前，要調(diào)查清楚局部范圍內(nèi)的氣象因素，針對惡劣天氣做好預(yù)防，防止惡劣天氣對檢驗工作造成影響。在正式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前，需要對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證與校核，將點校核法與重測比較方法相互結(jié)合，提高檢驗結(jié)果的可靠性。

二、全站儀與GPS-RTK在水文河道中的具體應(yīng)用

全站儀和GPS-RTK技術(shù)在水文河道測量工作中的應(yīng)用，重點在以下幾個方面：

1.基本原理

全站儀是一種可以同時進(jìn)行多角度與多距離測量的工具，集電子元件、光學(xué)與機(jī)械設(shè)備為一體的測量工具。在實際的應(yīng)用中，只需要通過一次簡單的安置，就可以完成全部的測量工作。在實際的應(yīng)用中，全站儀上半部分主要涵蓋了水平補(bǔ)償、垂直測量、水平測量和測距等四大光電系統(tǒng)，在實際的應(yīng)用中，可以通過鍵盤輸入操作指令、參數(shù)和數(shù)據(jù)等方式，通過I/O接口將各個系統(tǒng)連接起來，并借助微處理方式進(jìn)行處理[2]。

GPS-RTK實現(xiàn)了實施動態(tài)定位測量，將數(shù)據(jù)通信技術(shù)與GPS技術(shù)有機(jī)地結(jié)合了起來，并且可以通過實時測量站點的方式，在指定的坐標(biāo)系統(tǒng)中，完成三維立體定位，最終將定位的精度精確到厘米單位。在工作中，主要是通過流動站與基準(zhǔn)站同時接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，并將其納入到WGS-84參考坐標(biāo)中，對衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)、觀測值、與接收機(jī)數(shù)據(jù)鏈和工作狀態(tài)等進(jìn)行分析。通過無線電臺，完成數(shù)據(jù)的接收與傳送，并使用OTF方式，對載波相位整周的模糊度進(jìn)行測算。

2.應(yīng)用特點

在實際的水文河道測量工作中應(yīng)用全站儀和GPS設(shè)備能夠根據(jù)不同的環(huán)境、地形和水文河道特征，完成測量方案的優(yōu)化，從而確保適應(yīng)各種不同的測量條件。比如，在部分建筑物、高大樹木遮擋的情況下，信號會變得不好，此種情況下應(yīng)用中全站儀可以有效地彌補(bǔ)RTK信號接收差的局限性。此外，在實際的應(yīng)用中，平面精度可以達(dá)到厘米精度，在進(jìn)行測量之后，可以對高程的測量精度進(jìn)行優(yōu)化。此種方式下，測量的精準(zhǔn)度和數(shù)據(jù)的安全均能得到充分提升。除此之外，該方法在實際的應(yīng)用中，操作方法相對于傳統(tǒng)的方法來說更為簡單，有效地降低了工作人員的工作量，充分避免了檢驗工作中人為失誤產(chǎn)生的誤差。在操作中效率較高，也可以減少工作人員安裝、調(diào)試以及搬運的時間，提高了水文河道測量工作的整體性。

3.測量作業(yè)

在使用全站儀與GPS技術(shù)進(jìn)行水文河道測量工作時，前期準(zhǔn)備工作要充分且完善。測量前期要完成工作資料收集、計劃與項目指導(dǎo)書的制定、技術(shù)交底以及設(shè)備安裝等。做好充足的準(zhǔn)備之后，才可以進(jìn)行下一步的工作，確保各項工作充分完善，為后續(xù)的工作打好堅實的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，使用全站儀與GPS設(shè)備完成后續(xù)的水文河道測量。比如，在進(jìn)行控制測量階段，可以使用GPS設(shè)備技術(shù)方法，擺脫傳統(tǒng)測量工作中需要進(jìn)行控制網(wǎng)布設(shè)的方式。我國某地區(qū)的測量單位，在使用新型技術(shù)設(shè)備展開工作中，重點使用了GPS設(shè)備與靜態(tài)聯(lián)測的方式，對區(qū)域范圍內(nèi)的測量點進(jìn)行了有效控制。此種方法在實際的操作中，有明顯的優(yōu)勢。但是，也需要注意對控制點的位置以及控制點的布置?？刂泣c的位置要處于地勢較高的區(qū)域，確保數(shù)據(jù)鏈的發(fā)射和衛(wèi)星信號的接收不會受到周圍環(huán)境的干擾。均勻布設(shè)控制點的位置，可以降低RTK的比例誤差。比如，國內(nèi)大部分地區(qū)的測量單位，均會將控制點的布設(shè)范圍控制在1km之內(nèi)，此種方法可提高測量工作的效率，如果需要進(jìn)一步增強(qiáng)測量標(biāo)準(zhǔn)，則可以適當(dāng)增大控制點的密度。此外，在進(jìn)行斷面測量的過程中，要結(jié)合外業(yè)測量的實際需求，根據(jù)設(shè)計方案所提供的河道軸線與坐標(biāo)資料，使用AutoCAD完成斷面左右端點坐標(biāo)確定工作。比如，某地區(qū)水文河道測量單位在實際工作中，使用了1985國家高程基準(zhǔn)對坐標(biāo)系精度進(jìn)行了提升，為外側(cè)工作提供了精準(zhǔn)依據(jù)。

總結(jié)

綜上所述，全站儀與GPS-RTK的使用可以充分提升水文河道測量工作的精準(zhǔn)度，并在此基礎(chǔ)上，提高檢驗工作的操作效率。相關(guān)領(lǐng)域的工作人員在今后的水文河道測量工作中，要結(jié)合不同區(qū)域范圍內(nèi)水文地質(zhì)環(huán)境的特征，明確河道的具體檢驗操作性項目的的同時，更加全面地掌握現(xiàn)代化儀器設(shè)備的基本應(yīng)用原理、應(yīng)用特征以及測量方法，全面地擴(kuò)大兩項設(shè)備的應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

[1]李少鵬，劉俊卿，崔波.全站儀和GPS-RTK在水文河道測量中的應(yīng)用[J].河南水利與南水北調(diào)，2019，48（01）：71+74.

[2]朱云鋒，楊福芹.全站儀與GPS在河道斷面測量中的應(yīng)用[J].中國西部科技，2010，9（12）：21-23.

作者簡介：

韓仁春（1989-）男，遼寧朝陽縣人，研究方向：工程測量技術(shù)

（作者單位：沈陽工鐵鐵路工程有限公司）