GPS RTK技術(shù)在水利工程控制測量中的應(yīng)用

張梅

【摘? 要】近年來，隨著國家經(jīng)濟(jì)體制改革的不斷深入，國民生活質(zhì)量顯著提高。在新時(shí)期背景下，國家開始提高對(duì)水利工程的重視，加大資金投入，擴(kuò)大發(fā)展規(guī)模。但是因?yàn)槲覈蟛糠值乃こ潭继幱谄h(yuǎn)地帶，無法設(shè)置過多的高等級(jí)測控點(diǎn)，對(duì)于我國水利工程控制測量的發(fā)展有著不利影響。基于此，本文對(duì)GPS-RTK技術(shù)在水利工程控制測量中的實(shí)際應(yīng)用開展研究工作，首先分析GPS-RTK技術(shù)的原理，并提出在實(shí)際工程測量中的具體應(yīng)用，最后展望GPS-RTK技術(shù)日后的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】GPS-RTK技術(shù);水利工程;控制測量

引言

現(xiàn)階段，我國處于經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展階段，為了更好的促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高人們生活水平，國家開展推出一系列政策推動(dòng)水利工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加投資，每一年都會(huì)有大量的水利工程建設(shè)。但是由于許多的水利工程建設(shè)都位于偏遠(yuǎn)山區(qū)，只可以安置少量的高等級(jí)控制點(diǎn)，這樣會(huì)對(duì)日后的水利工程控制測量工作帶來非常大的困擾。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的革新發(fā)展，GPS技術(shù)得到有效提高，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，憑借其優(yōu)良的性能特點(diǎn)，逐漸成為當(dāng)代社會(huì)主流的測量方法，真正意義上提高了工程控制測量的效率以及精準(zhǔn)度。本文針對(duì)GPS-RTK技術(shù)在水利工程控制測量中的具體應(yīng)用進(jìn)行研究分析，希望可以對(duì)GPS-RTK技術(shù)有著更為深刻的認(rèn)知和理解，也為同行業(yè)工作者提供科學(xué)參考。

1.GPS-RTK技術(shù)原理

所謂GPS-RTK技術(shù)，就是一種載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分定位測量系統(tǒng)，主要是由數(shù)據(jù)鏈、流動(dòng)站和基準(zhǔn)站所構(gòu)成。其中，流動(dòng)站可以接受信號(hào)的同時(shí)利用數(shù)據(jù)鏈來對(duì)基準(zhǔn)站所傳輸出來的信號(hào)進(jìn)行接受，并使用RTK軟件來對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相位差分處理，最后計(jì)算出流動(dòng)站的測量精度和三維坐標(biāo)，在此過程中，基準(zhǔn)站對(duì)所有可見的GPS衛(wèi)星進(jìn)行全程跟蹤。基于RTK模式下，通過數(shù)據(jù)鏈，基站可以將所監(jiān)測到數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合最后統(tǒng)一傳輸給移動(dòng)站[1]。另外，移動(dòng)站不單單只具有數(shù)據(jù)接收的功能，還要負(fù)責(zé)GPS觀測數(shù)據(jù)的采集工作，而且要在其系統(tǒng)內(nèi)部組成差分觀測值以便后續(xù)的分析處理，在此過程中還要給出相應(yīng)的毫米級(jí)定位結(jié)果。移動(dòng)站能夠在動(dòng)態(tài)或者靜態(tài)的環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。當(dāng)整周未知數(shù)固定以后，可以對(duì)各個(gè)歷元進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，只需要確保有四個(gè)及以上的衛(wèi)星進(jìn)行相位觀測值的跟蹤以及必要的幾何圖形，此時(shí)移動(dòng)站能夠在任何時(shí)候給出相應(yīng)的毫米級(jí)定位結(jié)果。項(xiàng)目工程控制測量所常用的GPS-RTK測量系統(tǒng)一般有三個(gè)組成部分：軟件系統(tǒng)、GPS接收設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

2.GPS-RTK技術(shù)在水利工程控制測量中的具體應(yīng)用

2.1河道地形圖測量

針對(duì)河道地形圖開展控制測量工作時(shí)，因?yàn)樗碌刭|(zhì)條件和地形都比較特殊復(fù)雜，單單依靠肉眼根本無法準(zhǔn)確觀測。所以，在水利工程控制測量中，河道地形測量工作是最具有難度的環(huán)節(jié)。對(duì)于水利工程建設(shè)而言，河道地形資料是否完整準(zhǔn)確，直接影響到最終的測量結(jié)果。在實(shí)際工作中，比較傳統(tǒng)的測量方式就是利用六分儀、三桿分度儀和全站儀這幾張測量儀器，在搭配測深儀混合應(yīng)用。但是有一點(diǎn)需要注意，就是傳統(tǒng)的測量技術(shù)具有幾個(gè)問題，比如精度不高、測量范圍有限等。隨著社會(huì)的發(fā)展，GPS-RTK技術(shù)得到有效提高，并在河道地形圖測量中有著非常良好的應(yīng)用。具體包括：中海達(dá)數(shù)字單頻測深儀、河道測量軟件等，再利用GPS-RTK技術(shù)來對(duì)河道地形圖進(jìn)行測量時(shí)，具體的測繪步驟為：先將各種測量儀器和電腦進(jìn)行連接，再利用導(dǎo)航軟件對(duì)測量電進(jìn)行定位，根據(jù)測量要求，不斷移動(dòng)測量點(diǎn)，在利用測深儀和RTK將測得數(shù)據(jù)導(dǎo)入到電腦中，最后利用河道測量軟件進(jìn)行匯總處理，制作出河道地形圖。利用GPS-RTK技術(shù)，大大縮減了作業(yè)時(shí)間，也讓河道地形圖的精準(zhǔn)度得到提高。

2.2水下地形測量

對(duì)于水利工程而言，水下地形情況的檢測也是非常重要的。同樣，水下地形復(fù)雜多變，具有較高的測量難度，常見的水下測量方式主要是應(yīng)用六分儀、三桿分度儀和測深儀等，再利用全站儀搭配使用，最終完成測量工作[2]。但是這種常規(guī)的測量方式具有一定的局限性，不但耗費(fèi)大量的人力資源，而且測量精度也得不到保障。在引入GPS-RTK技術(shù)以后，水下地形測量工作的精準(zhǔn)度大大提高，補(bǔ)足了傳統(tǒng)測量方式的缺點(diǎn)。在實(shí)際工作中，利用GPS-RTK技術(shù)來對(duì)水下地形進(jìn)行測量可以分為幾個(gè)步驟：第一，與GPS、測深儀和計(jì)算機(jī)相連接。第二，利用導(dǎo)航軟件來對(duì)測量船進(jìn)行定位，同時(shí)引導(dǎo)其在特定的測量斷面上航行，之后利用測深儀和GPS將所監(jiān)測的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。第三，利用海洋測量軟件對(duì)收集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理分析，生成水下地形圖并將文件以.dat格式導(dǎo)出，通過南方測繪cass7.0地形地籍成圖軟件繪制出水下地形圖。據(jù)最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)來完成水下地形測量工作，可以大大縮減測繪人員的工作量，減少工作周期，并且能夠極大程度的提高測量精準(zhǔn)度。

2.3加密測量控制點(diǎn)

在水利工程測量之前，必須要做的一項(xiàng)工作就是控制測量。在我國，水利工程減少一般都集中在偏遠(yuǎn)地帶，難以布置較多的高等級(jí)控制點(diǎn)，只是依靠傳統(tǒng)的測距儀和三角網(wǎng)檢測是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，其精準(zhǔn)度和測量范圍非常有限，而且很容易受到周邊環(huán)境的影響，導(dǎo)致作業(yè)效率和質(zhì)量大大降低。在應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)以后，可以對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行加密測量，操作便捷簡單，而且對(duì)于周邊環(huán)境的要求非常低，只需要在測量范圍內(nèi)具有三個(gè)高等級(jí)測控點(diǎn)即可，通常情況下測量范圍都在15千米左右，經(jīng)過實(shí)踐研究，該方式相比傳統(tǒng)測量方式，在加密測量控制點(diǎn)方面有著超高的工作效率。

2.4線路測設(shè)

在整合數(shù)據(jù)信息以后，設(shè)計(jì)人員結(jié)合相應(yīng)的大比例尺地形圖開展設(shè)計(jì)工作，在設(shè)計(jì)過程中，需要完成中線測設(shè)工作，也就是利用設(shè)計(jì)中線坐標(biāo)來對(duì)道路中線的三維坐標(biāo)進(jìn)行確定。在這個(gè)方面，GPS-RTK技術(shù)有著非常明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，首先將中線坐標(biāo)導(dǎo)入到儀器手薄中，確定放樣中線點(diǎn)，同時(shí)GPS RTK手薄會(huì)自動(dòng)顯示出放樣中線點(diǎn)的位置信息，并且發(fā)出提醒信息，測繪人員可以通過提示完成相應(yīng)的中線測設(shè)工作。為確保放樣的精準(zhǔn)度，在開展工作之前，和放樣中期以及放樣結(jié)束都應(yīng)該對(duì)已知控制點(diǎn)進(jìn)行精度檢測。因?yàn)镚PS-RTK測量不存在累計(jì)誤差，而且每個(gè)中線點(diǎn)測設(shè)工作均可獨(dú)立完成，所以有著較高的精度。但是，有一點(diǎn)需要特別注意，就是在利用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行測量時(shí)，測繪數(shù)據(jù)可能存在一定的偏差，所以在工作開展之前，要做好充分的準(zhǔn)備工作，確保各項(xiàng)儀器能夠正常應(yīng)用。

3.結(jié)論

總而言之，通過本文的研究，可以明顯的看到，在采用GPS-RTK技術(shù)以后，水利工程控制測量的工作效率和測繪結(jié)果的精準(zhǔn)度都得到大大提升。并且隨著科學(xué)技術(shù)的革新發(fā)展，GPS-RTK技術(shù)得到進(jìn)一步創(chuàng)新，受到各行各業(yè)的廣泛認(rèn)可。但是有一點(diǎn)需要注意，就是在實(shí)際測量中，GPS-RTK技術(shù)仍然具有一定的局限性，可能測繪結(jié)果出現(xiàn)一些偏差。所以，在測量工作開展之前，要對(duì)所應(yīng)用的設(shè)備儀器進(jìn)行全面檢查，保障其能夠正常使用。除此之外， 在實(shí)際測量前還需要注意技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范性。規(guī)范合理的操作可以有效避免外界因素的干擾，還可以減少誤差，提高GPS RTK技術(shù)在水利工程控制測量中的精準(zhǔn)度。

參考文獻(xiàn)

[1]莫家玉.GPS-RTK技術(shù)及其在水利工程測量中的應(yīng)用問題研究[J].科技視界，2015，000（001）：154-154.

[2]馮文軍.水利工程控制測量中GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用與精度分析[J].黑龍江水利科技，2017（8）.