李安康

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴陽550000)

GPS RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用探析

李安康

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴陽550000)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國家對(duì)水利工程建設(shè)投資逐步加大。由于我國水利工程建設(shè)往往都位于偏遠(yuǎn)的地區(qū)，不能布置太多的高等級(jí)測(cè)控點(diǎn)，嚴(yán)重阻礙了水利工程測(cè)量的工作進(jìn)行。文章通過對(duì)GPS RTK技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，主要闡述了GPS RTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用。GPS RTK工程測(cè)量采用新儀器、新技術(shù)，運(yùn)用簡(jiǎn)便，大大提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性和效率水平。

GPS RTK;水利工程測(cè)量;應(yīng)用探討;應(yīng)用現(xiàn)狀;基本原理

1 GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用現(xiàn)狀

全球定位系統(tǒng)現(xiàn)已轉(zhuǎn)為民用，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。其在水利工程測(cè)量中能夠連續(xù)地、全天候經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行導(dǎo)航定位，并且能夠提供出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。一般來說，利用GPS高精度測(cè)量定位測(cè)量后，通過載波測(cè)量局域差分法得出一次差和二次差。最終再通過兩次求差來確定待定基線需要的長度［1］。

靜態(tài)作業(yè)模式高精度的測(cè)量應(yīng)用范圍相對(duì)比較大，可用于各種靜態(tài)信息變化數(shù)據(jù)的觀測(cè)，并且這種靜態(tài)測(cè)量誤差非常小，使得數(shù)據(jù)結(jié)果具有精確性，因此被廣泛推崇應(yīng)用于一般的水利工程測(cè)量，而RTK測(cè)量憑借快速性、實(shí)時(shí)性，厘米級(jí)精度等優(yōu)勢(shì)，被數(shù)據(jù)采集(如碎部測(cè)量)與工程放樣中廣泛應(yīng)用。而目前根據(jù)GPS在我國水利工程測(cè)量應(yīng)用現(xiàn)狀，仍有需要改進(jìn)的地方。目前采用的測(cè)量常規(guī)的方法是幾何水準(zhǔn)測(cè)量，但是這種作業(yè)方法存在一定問題，如:作業(yè)效率低，沒能充分發(fā)揮GPS高效、便捷、成本低、較強(qiáng)實(shí)效性等優(yōu)勢(shì)。因此，仍需加大對(duì)GPS技術(shù)的研究開發(fā)，將GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的處理，才能對(duì)水利工程測(cè)量達(dá)到精準(zhǔn)要求。

2 RTK的基本原理

RTK(Real Time Kinematic)技術(shù)是載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)的簡(jiǎn)稱。它具有高效率的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，可以在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)提供經(jīng)過檢驗(yàn)的測(cè)量成果，而且可以在保證精度的狀態(tài)下，擺脫后處理的負(fù)擔(dān)和外業(yè)返工的困擾。RTK技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度(分米甚至厘米級(jí))的定位的運(yùn)作方法是:運(yùn)用載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，采用參考站和移動(dòng)站之間觀測(cè)誤差的空間相關(guān)性，通過差分的方式除去移動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)中的大部分誤差［2］。

3 水利測(cè)量工程對(duì)RTK技術(shù)的應(yīng)用

3.1 對(duì)河道地形圖進(jìn)行測(cè)量

水利工程的測(cè)量不可避免的要對(duì)河道地形圖進(jìn)行測(cè)量。但是由于河道地形涉及到水下，水下的地形不僅復(fù)雜，還是人類無法用眼睛來觀看到的。因此河道地形的測(cè)量工作成為水利測(cè)量中的難點(diǎn)。此外，由于水利工程的建設(shè)會(huì)依據(jù)河道地形圖來進(jìn)行施工，所以，河道地形圖是否準(zhǔn)確直接關(guān)系到水利工程的建設(shè)質(zhì)量?；诤拥赖匦螆D的重要性，要對(duì)河道地形進(jìn)行精確地測(cè)量。對(duì)河道地形的測(cè)量，傳統(tǒng)上，一般使用三桿分度儀、六分儀和全站儀，再結(jié)合測(cè)深儀進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。但是，利用傳統(tǒng)方式進(jìn)行測(cè)量，具有測(cè)量范圍比較有限、精度差、工作量大、人員配備要求多以及其他缺陷。但是，GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用有效地避免了這些缺陷，這項(xiàng)技術(shù)因其精度高、效率高、工作量小，漸漸地取代了傳統(tǒng)方式，成為水利工程測(cè)量中的主要方法。GPS RTR技術(shù)的實(shí)際操作流程主要是:①將RTK、測(cè)深儀和電腦連接在一起;②利用導(dǎo)航軟件精確定位出有關(guān)測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量點(diǎn)在導(dǎo)航軟件的指導(dǎo)下在指定的位置移動(dòng)，接著由RTK以及測(cè)深儀將測(cè)得的信息導(dǎo)入電腦之中，河道測(cè)量軟件將電腦中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理;③繪制出河道地形圖。

3.2 測(cè)量加密控制點(diǎn)

水利工程在開工之前一般都會(huì)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量。一般采用RTK加密測(cè)量控制點(diǎn)。因?yàn)樗こ掏蟛糠侄荚谄h(yuǎn)地區(qū)，沒有足夠的高級(jí)控制點(diǎn)，經(jīng)常采用常規(guī)的控制測(cè)量法，測(cè)量對(duì)距儀導(dǎo)線和三角網(wǎng)。但是，利用常規(guī)方法所得的數(shù)據(jù)精度不高，而且工作量還大。當(dāng)采用RTK技術(shù)加密測(cè)量進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，則只需在測(cè)區(qū)15 km區(qū)域內(nèi)設(shè)置3個(gè)以上的測(cè)量控制點(diǎn)即可。這種方法可操作性非常強(qiáng)，大大提高了工作效率。

3.3 測(cè)量數(shù)字化地形圖

RTK測(cè)量是一項(xiàng)可以進(jìn)行快速定位并同時(shí)對(duì)坐標(biāo)結(jié)果還能得到實(shí)時(shí)掌握的高科技技術(shù)。它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地形靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析，當(dāng)進(jìn)行地形測(cè)量時(shí)，首先要根據(jù)地形的情況進(jìn)行估量，也可以在數(shù)據(jù)采集的功能下進(jìn)行，對(duì)于采集完成后的地形點(diǎn)將以圖形的方式顯現(xiàn)，然后形成數(shù)字化管道地形圖。地形點(diǎn)的采集可以由單人來完成，不僅節(jié)約時(shí)間更能節(jié)約人力。

4 GPS RTK在水利工程測(cè)量中的局限性

受衛(wèi)星狀況限制。由于軍事等戰(zhàn)略的原因，GPS衛(wèi)星受到美國政府的控制，因此衛(wèi)星的狀況也會(huì)影響到GPS測(cè)量的精度。此外，只有接受到足夠有效衛(wèi)星信號(hào)以后可以完成定位工作，在密集森林、高山峽谷深處、城市高樓密布區(qū)等地區(qū)，衛(wèi)星信號(hào)被遮擋，使得這些地區(qū)不能夠獲得足夠的有效衛(wèi)星信號(hào)，產(chǎn)生假定位現(xiàn)象。

與衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量有關(guān)系。衛(wèi)星信號(hào)在穿越大氣層時(shí)，受電離層折射延遲、對(duì)流層延遲等因素以及電磁，多路徑等其他的干擾影響，使得衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量下降，這樣在一些地區(qū)不能使用RTK測(cè)量的。

數(shù)據(jù)鏈傳輸局限性。無線電信號(hào)的傳播是受到一定外界環(huán)境影響的，高大山體、高大建筑物或各種高頻信號(hào)源的干擾都會(huì)使RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸受到限制。在傳輸過程中信號(hào)衰減，信號(hào)受干擾后頻率偏移，都嚴(yán)重影響RTK測(cè)量精度和作業(yè)半徑。

5 GPS RTK在水利工程中應(yīng)用前景

GPS-RTK測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量與很多因素有關(guān)，如何提高RTK測(cè)量的數(shù)據(jù)質(zhì)量是關(guān)鍵。因此，為了避免RTK測(cè)量的錯(cuò)誤，提高測(cè)量的精度，必須進(jìn)行測(cè)量質(zhì)量控制。測(cè)量控制的方法主要有下面幾個(gè)。

1)進(jìn)行點(diǎn)校正。利用已知點(diǎn)檢核所測(cè)得的區(qū)域點(diǎn)是不是正確的，利用實(shí)測(cè)已知點(diǎn)比較檢核RTK測(cè)量。每次初始化完成后，先重測(cè)l～2個(gè)附近測(cè)過的RTK點(diǎn)或重復(fù)測(cè)量高精度控制點(diǎn)，經(jīng)過兩次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)在誤差范圍內(nèi)后，方可進(jìn)行重新RTK測(cè)量。

2)電臺(tái)頻率控制。電臺(tái)是RTK測(cè)量的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，電臺(tái)的頻率是保證測(cè)量精度的關(guān)鍵。在不同地形或干擾源的條件下采用不同的電臺(tái)頻率，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

GPS測(cè)量技術(shù)正在廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，RTK技術(shù)在其基礎(chǔ)上通過技術(shù)改進(jìn)，擁有超越傳統(tǒng)的測(cè)量方式方法的優(yōu)勢(shì)。RTK進(jìn)行測(cè)量技術(shù)完全不會(huì)受外界客觀因素影響如天氣、交通、自然災(zāi)害等條件的限制，利用RTK測(cè)量技術(shù)比傳統(tǒng)方法大大節(jié)省人力，降低生產(chǎn)成本。

RTK應(yīng)用于水利工程方面有一定的優(yōu)勢(shì)，但是，還應(yīng)注意儀器的選擇，應(yīng)該帶有抑徑板天線的接收機(jī)，測(cè)站點(diǎn)的選擇應(yīng)該符合GPS測(cè)量規(guī)范要求，應(yīng)該避其短處，發(fā)揮其長處，為我所用。

6 結(jié)語

由上可知，GPS RTK測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提高水利工程測(cè)量的效率。但是這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際水利工程測(cè)量中也存在一定的局限。因此，相關(guān)水利工程在利用這一技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)應(yīng)該盡量減少有關(guān)因素的影響，以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。此外，實(shí)際測(cè)量時(shí)還要注意應(yīng)用技術(shù)的規(guī)范性。通過規(guī)范操作程序，降低因素干擾等方面的結(jié)合，可以有效的提高GPS RTK在水利工程測(cè)量的精準(zhǔn)度，保質(zhì)保量的完成水利工程測(cè)量工作。

［1］高連勝.GPS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2010，33(03):166-167.

［2］萬會(huì)明，尼采龍，吳定邦.CORS技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用［J］. 江西水利科技，2010，36(01):45-47

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1007-7596(2014)06-0183-02

2013-12-28

李安康(1979-)，男，貴州遵義人，助理工程師，工作方向?yàn)樗麥y(cè)繪工程。