港口碼頭測量中GPS-RTK技術(shù)的應用剖析

張河宇

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，海洋開發(fā)的規(guī)模也越來越大，帶來的經(jīng)濟價值也越來越高。在海洋開發(fā)逐步向深水化和大型化發(fā)展的過程中，對于港口碼頭的要求也越來越高。港口碼頭的施工，離不開精準的測量技術(shù)，其中GPS-RTK技術(shù)就是重要的測量技術(shù)之一?；诖耍疚膶⒅攸c探討和分析港口碼頭測量中GPS-RTK技術(shù)的應用。首先，我們就GPS-RTK技術(shù)及其他特點做簡要說明;然后重點分析其在港口碼頭的應用。

關(guān)鍵詞：港口碼頭;測量;GPS-RTK技術(shù)

中圖分類號：U652;U656.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）01-0094-02

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，海洋開發(fā)的規(guī)模也越來越大，帶來的經(jīng)濟價值也越來越高。在海洋開發(fā)逐步向深水化和大型化發(fā)展的過程中，對于港口碼頭的要求也越來越高。港口碼頭的施工，離不開精準的測量技術(shù)，其中GPS-RTK技術(shù)就是重要的測量技術(shù)之一。

1 GPS-RTK技術(shù)概述

生活中，我們對于GPS這一稱呼已經(jīng)非常熟悉，就是全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）。這是基于美國GPS衛(wèi)星導航，可以實現(xiàn)全天候、全方位的定位服務的系統(tǒng)和設(shè)備。根據(jù)當前GPS所能夠提供的具體坐標的精度，以及其提供的坐標的形式，有不同的分類方法，包括為毫米級、厘米級、靜態(tài)、動態(tài)后處理、RTK、RTD等不同的測量設(shè)備和測量方法。RTK（Real Time Kinematic，實時動態(tài)）就是其中的一種[1]。

GPS-RTK技術(shù)，就是在GPS接受設(shè)備中，裝入運算速度較高、體積微小的計算機;這樣該設(shè)備用于在外測量的時候，能夠為我們提供厘米級測量數(shù)據(jù);在動態(tài)測量的過程中，通過基準站的作業(yè)，將當前的實時GPS信號、觀測的信號，通過電臺送至流動站;然后在流動站對其實施相應的處理，從而計算出基準站與流動站之間的坐標差;這以數(shù)據(jù)在結(jié)合基準站坐標，就能夠計算出流動站每個點左邊。最初得到流動站的的每個點的坐標和海拔等數(shù)據(jù)。

科技的發(fā)展改變就了人們生活中的各個行業(yè)和領(lǐng)域，GPS-RTK技術(shù)的出現(xiàn)不僅是地面測量的一次革命性突破，使得三維測量成為了現(xiàn)實[2]。不得不說，正是GPS-RTK技術(shù)的成熟并廣泛運用，使得測繪技術(shù)邁上了一個嶄新的臺階。就當前測繪工作中使用的各種測繪技術(shù)來看，GPS-RTK技術(shù)的定位精準度最高，效率最高，而且還有更為顯著的優(yōu)勢在于不需要點位通視，這也大大的降低了對人工的依賴，自動化水平有了很大的提升;再加上GPS-RTK技術(shù)的誤差累計小，所以各種測量成果可以很好的整合統(tǒng)一;另外，GPS-RTK技術(shù)的操作簡單，滿足全天候作業(yè)的需求，所以在測繪工作中受到了一致好評。

2 GPS-RTK技術(shù)的特點

就當前的地形測量工作來看，主要包括了兩部分內(nèi)容，一是控制測量，二是地形地貌測繪。在GPS-RTK技術(shù)出現(xiàn)以前，人們使用的傳統(tǒng)技術(shù)，不但成圖的耗時較長，而且得到的數(shù)據(jù)精度較為粗糙，但依然需要耗費極大的人工作業(yè)。所以，隨著GPS-RTK技術(shù)的出現(xiàn)，傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)逐步被淘汰。今天，測繪行業(yè)已經(jīng)普遍使用了全數(shù)字地形測圖。在各種先進測量儀器的幫助下，包括GPS接收機。全站儀等等，再運用各種自動化成圖軟件，最終生成模擬式數(shù)字圖[3]。這也使得測圖工作的強度和作業(yè)量都大大降低。就GPS-RTK技術(shù)的特點來看，包括了一下幾個方面：

第一，GPS-RTK技術(shù)的出現(xiàn)，使得內(nèi)外業(yè)界限被全部打破，這樣一來測量工作的流程得到了大幅簡化，測繪工作實現(xiàn)了從首級控制到最終成圖之間的完全一體化作業(yè)，使得作業(yè)效率大大提升。第二，GPS-RTK技術(shù)的出現(xiàn)，使得原本的分級布、逐級控制的測量原則被突破，總而使得測量工作的工作量得到了大幅縮減;在實際工作中，能夠?qū)崿F(xiàn)一次性針對一個測區(qū)的布網(wǎng)，而控制網(wǎng)可以任意混合;與傳統(tǒng)測量模式相比，控制點的數(shù)量極大的降低;并且還能夠?qū)崿F(xiàn)圖根控制與碎部測量的并行化。第三，運用GPS-RTK技術(shù)展開測量，不需要實現(xiàn)畫草圖，只需要依據(jù)相應的格式，將碎部點做好完整的記錄，包括點名、編碼等，便于信息被測圖軟件識別即可。第四，運用GPS-RTK技術(shù)實施碎部測量，不會受到涂覆邊界的影響;對于外業(yè)可以實不分幅作業(yè)，對于內(nèi)業(yè)則可以實現(xiàn)自動分幅和接邊處理。第五，GPS-RTK技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)很高的測量精度;能夠達到1∶500的高精度要求;而且采用該技術(shù)測量，沒有誤差累計，分布非常均勻，所以用來作為大比例尺測圖非常理想。第六，GPS-RTK技術(shù)的操作非常便捷，而且具有很好的機動性;這些都使得GPS-RTK測量的效率非常高，而且人工作業(yè)強度大大降低。特別是在通視條件不佳的情況下，其優(yōu)勢越發(fā)顯著。在測量過程中，為了使得測量數(shù)據(jù)具有更高的精度標準，首先必須要得到與測量地區(qū)相匹配的坐標系和水準面模型轉(zhuǎn)換參數(shù)。當前的實踐經(jīng)驗表明，GPS-RTK技術(shù)可以廣泛應用于四等及其以下級別控制測量。

3 GPS-RTK技術(shù)在沉樁中的精度計算

根據(jù)當前GPS-RTK技術(shù)的實際應用狀況來看，該技術(shù)在沉樁中的構(gòu)成，主要包括了以下的主要部分，一是基準接收機;二是流動站接收機，通常需要兩臺;三是其他輔助設(shè)備。各設(shè)備的具體布置狀況如下：將基準站建立在港口岸上;在打樁船前方，布置流動站，通常設(shè)定為左右流動站兩個。具體可參見如圖1所示。

這樣，在實際測量中，只要嫩夠得到基準站信號，就能夠得到其具體的坐標。然后，將上圖中的A、B、C三點相連，就能夠得出具體的C的坐標位置。

運用極坐標對其精度展開分析：

通過上面的公式，我們就能夠了解到測距儀的精度水平;然后根據(jù)測距儀的計算，可以得出如下，當其精度要求在5mm±3ppm時，我們就能夠得到b為36m，c為19m;進而算出基準站與流動站的距離5000m。此外，我們還可以計算出m為6.4273mm。由此我們可以判斷出，平面精度與設(shè)計需求之間是符合的，進而我們可以得出如下結(jié)論，C點高程精度，符合相關(guān)的要求和規(guī)定。

4 GPS-RTK技術(shù)在港口碼頭測量中的應用

GPS-RTK技術(shù)當前在測量領(lǐng)域中的應用非常廣泛，其中港口碼頭工程是重要的應用方位。就其實際應用來看，GPS-RTK技術(shù)在港口碼頭測量中的方法，通常有如下的三種，分別是定線測量、平面斷面測量，以及定位測量。所謂定線測量[4]，首先需要基于初始坐標，明確一個轉(zhuǎn)角點，然后依次為基礎(chǔ)設(shè)定初設(shè)線路，并且結(jié)合實際的地形地貌特征，設(shè)置之現(xiàn)狀和平面狀。而平面斷面測量，則是測量目標地形中線兩側(cè)完成地形地物測量，最后實施數(shù)字化成圖作業(yè)。通常這樣的測量過程，包括如下的四個步驟，分別是建立基準站，確定轉(zhuǎn)化參數(shù)、線路施測和業(yè)內(nèi)成圖。

4.1 建立基準站

在整個GPS-RTK測量的過程中，基準站的設(shè)置，是非常重要的核心步驟，所以務必要選擇恰當?shù)奈恢谩Ｒ话闱闆r下，選擇地勢相對較高，且具有方便的交通條件的地方建設(shè)，這樣能夠有利于衛(wèi)星信號的接受和發(fā)射，保證測量過程的順暢性。

4.2 確定轉(zhuǎn)化參數(shù)

我們在測量過程中，采用相對坐標模式，高程相對高程。就具體操作來說，首先完成基準站的設(shè)備架設(shè)，確保各種設(shè)備運轉(zhuǎn)的梁皓星，然后將儀器設(shè)備的斜高輸入完成，挺拔通過接收器完成坐標的讀取和保存作業(yè)。在將系統(tǒng)的藍牙通訊方式打開，與電臺建立順暢的連接后，將假定施工坐標輸入系統(tǒng)，進而求出轉(zhuǎn)化參數(shù)。將參數(shù)配置打開，并將得到的參數(shù)輸入其中完成轉(zhuǎn)化，使之成為相對坐標。按照以上的方法完成基準站設(shè)置后，再使用相同的方法完成流動站的設(shè)置;彼此之間的坐標務必要保證相互一致。完成配置以后，再通過監(jiān)控，確保兩臺流動站的采集數(shù)據(jù)是否完整和正確，防止任何錯誤的輸入造成的影響。在測量過程中，GPS-RTK的實施測量值，與數(shù)據(jù)鏈性能之間有很密切的關(guān)系，并且各觀測之間相互無影響，所以我們要想判斷數(shù)據(jù)的準確性，就只能與以前的測量數(shù)據(jù)展開對比，以保證基準站、流動站的參數(shù)設(shè)置無誤，并且確保數(shù)據(jù)鏈正常。正常情況下，在持續(xù)觀測一段時間以后，在完成前都應當實施這樣的動作，確保設(shè)備狀態(tài)良好，得到的數(shù)據(jù)精準度足夠[5]。

4.3 線路施測

在充分了解了GPS定位系統(tǒng)布點原則的基礎(chǔ)上，我們對施測區(qū)域的特點展開觀測。結(jié)合二者的情況，布置二十個控制點，然后對中線、線路樁位野外數(shù)據(jù)采集。具體作業(yè)過程中，可將人員按照兩組展開工作安排。第一組完成線路踏勘，了解地形地貌，確定出線路轉(zhuǎn)點;第二組在收到采集數(shù)據(jù)以后，通過GPS-RTK的防線功能，確定直線方向。

4.4 內(nèi)業(yè)作圖

外業(yè)RTK測量，得到的是數(shù)據(jù)庫文件，無法直接通過圖像軟件使用，所以需要對其實施成圖作業(yè)。通過“導出”功能，將文件出入電腦;然后根據(jù)實際需要將其轉(zhuǎn)化為想要的格式，進而完成數(shù)字化斷面成圖作業(yè)。

5 結(jié)語

綜上所述，GPS-RTK在測量領(lǐng)域中的應用非常廣泛，港口碼頭測量也是其重要的工作范圍。作為一種測量的新技術(shù)，未來還會持續(xù)發(fā)展，不斷優(yōu)化。因此，對于測量工作者來說，必須要掌握并合理運用該技術(shù)的能力，才能為社會做出更大貢獻。

參考文獻

[1] 劉國瑞.港口碼頭測量中GPS-RTK技術(shù)的應用剖析[J].科技展望，2015，25（28）：148.

[2] 潘潔晨，楊明東.GPS定位系統(tǒng)在海洋工程中的應用——以月東油田人工島為例[J].河南工程學院學報（自然科學版），2010，22（04）：38-41.

[3] 常崢.淺談GPS-RTK技術(shù)在港口碼頭測量中的應用[J].科技創(chuàng)新導報，2010（35）：106.

[4] 陳祥.GPS-RTK配合數(shù)字測深儀在水下地形測量中的應用[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2012（07）：165-166.

[5] 黃夏幸.GPS-RTK技術(shù)在水上打樁定位中的應用探討[J].水運工程，2008（06）：98-101.