張亮福

（福建安瀾水利水電勘察設(shè)計(jì)院有限公司福建龍巖 364000）

RTK在榮豐水庫庫區(qū)測(cè)量中的應(yīng)用

張亮福

（福建安瀾水利水電勘察設(shè)計(jì)院有限公司福建龍巖 364000）

文章結(jié)合福建長(zhǎng)汀縣榮豐水庫工程測(cè)量測(cè)量實(shí)際，利用RTK進(jìn)行庫區(qū)數(shù)字測(cè)圖，通過對(duì)RTK各項(xiàng)指標(biāo)的作業(yè)精度分析，表明RTK技術(shù)應(yīng)用于水利水電大比例尺數(shù)字測(cè)圖，能有效提高工作效率，且能滿足水利工程測(cè)量精度要求。

GPS；RTK；地形測(cè)量；質(zhì)量檢核

1 引言

福建長(zhǎng)汀縣榮豐水庫總庫容1124萬立方米，屬中型水庫，主要水工建筑物有一座主壩、四座副壩、引水遂洞、壓力管道等，最大壩高51.5米。水庫建成后能新增灌溉面積6300畝，解決鄉(xiāng)鎮(zhèn)日供水量1.2萬噸，提高防洪能力，保護(hù)人口6萬人。庫區(qū)主要位于長(zhǎng)汀縣大同鎮(zhèn)榮豐村和鐵長(zhǎng)鄉(xiāng)臘石村，沿鐵長(zhǎng)河兩岸呈帶狀分布，另有主要支流兩條,人口不多，土地平整，村莊房屋錯(cuò)落有致，山林以小灌木為主，房屋不高，一層土房居多，為進(jìn)行RTK測(cè)量提供極為有利條件。

RTK是一種載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分定位測(cè)量系統(tǒng)，由基準(zhǔn)站、流動(dòng)站和數(shù)據(jù)鏈組成。基準(zhǔn)站連續(xù)跟蹤全部可見衛(wèi)星，流動(dòng)站接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過數(shù)據(jù)鏈接收基準(zhǔn)站的信號(hào)，進(jìn)行實(shí)時(shí)相位差分處理，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)解算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及其精度。和常規(guī)測(cè)量相比，RTK測(cè)量需要的測(cè)量人員少，作業(yè)時(shí)間短，地物注記方便詳盡，誤差不會(huì)累積，不需通視，定位精度高，內(nèi)業(yè)整理便捷清楚，極大地提高了工作效率，廣泛應(yīng)用于測(cè)繪的各個(gè)領(lǐng)域。

2 RTK測(cè)量應(yīng)用

2.1 控制測(cè)量

根據(jù)〈〈水利水電工程測(cè)量規(guī)范〉〉SL197-97中的要求，為了給GPSRTK測(cè)量提供基準(zhǔn)點(diǎn)，并能方便的進(jìn)行RTK質(zhì)量控制，在整個(gè)庫區(qū)范圍內(nèi)先進(jìn)行靜態(tài)D級(jí)GPS網(wǎng)和四等電磁波測(cè)距三角高程布設(shè)好基本控制。

2.2 RTK測(cè)量

本項(xiàng)目測(cè)量?jī)x器采用中海達(dá)標(biāo)精度為±(2.5m+ 1ppm)V9雙頻雙星型三臺(tái)套。

主要任務(wù)是進(jìn)行淹沒線界樁測(cè)設(shè)和完成大面積的耕地以及植物稀少的山坡地形測(cè)量。界樁的測(cè)設(shè)精度按照〈〈水利水電工程測(cè)量規(guī)范〉〉SL197-97要求，采用RTK進(jìn)行，按Ⅰ類界樁（高程中誤差為0.1m）進(jìn)行測(cè)設(shè)。

由于本庫區(qū)呈帶狀分布，RTK作業(yè)區(qū)在兩個(gè)盆地內(nèi)，基準(zhǔn)站選取在盆地邊的兩個(gè)山頭上面，就能夠有效控制整個(gè)作業(yè)區(qū)。山頭視野開闊，周圍沒有什么障礙物，植物稀少矮小，離作業(yè)區(qū)上下游距離適中，周圍無高度角超過10度的障礙物，沒有GPS反射物，遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源和高壓電線，能保證測(cè)區(qū)內(nèi)RTK移動(dòng)站信號(hào)良好。參數(shù)計(jì)算采用四參數(shù)加高程擬合法，主要步驟如下：1）架設(shè)好基準(zhǔn)站，然后使用手簿新建工程，設(shè)置好基本投影參數(shù)；2）使用流動(dòng)站到三個(gè)及以上已知高等級(jí)控制點(diǎn)測(cè)量固定解狀態(tài)下的坐標(biāo)；3）求解參數(shù)：依次輸入已知控制點(diǎn)的成果坐標(biāo)，并指定之前RTK測(cè)量獲得控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，解算的結(jié)果旋轉(zhuǎn)在0度左右，縮放在0.9999和1.0000之間，高程殘差和平面殘差數(shù)值很小，就說明參數(shù)解算正確，確認(rèn)無誤后，保存參數(shù)后應(yīng)用。4）檢核：使用應(yīng)用參數(shù)后的RTK流動(dòng)站，測(cè)量一個(gè)已知的控制點(diǎn)，并檢查觀測(cè)坐標(biāo)值與成果坐標(biāo)的互差。

在庫區(qū)測(cè)量中，RTK移動(dòng)站測(cè)量主要采用單兵作站，由經(jīng)驗(yàn)豐富的測(cè)量人員進(jìn)行地形地物測(cè)量采集，每天測(cè)量前規(guī)劃好線路和范圍，不至于和其它作業(yè)人員任務(wù)交叉重合。RTK基準(zhǔn)站和作業(yè)范圍見圖1。

2.3 質(zhì)量檢核

RTK測(cè)量過程中進(jìn)行質(zhì)量檢核目的是檢查RTK測(cè)量成果質(zhì)量，保證外業(yè)測(cè)量成果的可靠性。

圖1 RTK基準(zhǔn)站和庫區(qū)作業(yè)范圍

檢查RTK測(cè)量成果質(zhì)量的方法主要有三點(diǎn)：①已知點(diǎn)檢核比較法，就是在RTK觀測(cè)時(shí)，選取一些高精度的已知點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，然后進(jìn)行成果比對(duì)，這種方法檢校效果好，使用方便，在現(xiàn)實(shí)工作中被大量應(yīng)用；②重測(cè)比較法，在重新初始化后，重測(cè)已測(cè)過的點(diǎn)，對(duì)兩次的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，這種方法主要用于同一天的上下午的不同時(shí)段，和對(duì)于觀測(cè)條件很差，初始化時(shí)間很長(zhǎng)的地段，可以有效剔除部分粗差；③電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法，在測(cè)區(qū)建立兩個(gè)或兩個(gè)以上的基準(zhǔn)站，每個(gè)基準(zhǔn)站用不同的頻率發(fā)射差分改正數(shù)據(jù)，流動(dòng)站在測(cè)量一點(diǎn)后通過調(diào)整接收頻率，以另一個(gè)基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行再次測(cè)量，對(duì)兩次測(cè)量成果實(shí)時(shí)比較。這種方法對(duì)設(shè)備的臺(tái)數(shù)要求高，實(shí)際測(cè)量中應(yīng)用得很少。

該工程檢查RTK測(cè)量成果質(zhì)量的方法采用已知點(diǎn)檢核比較法，RTK移動(dòng)站測(cè)量的同時(shí)，隨時(shí)測(cè)設(shè)先在庫區(qū)布設(shè)的D級(jí)GPS網(wǎng)上的各個(gè)控制點(diǎn)，進(jìn)行坐標(biāo)和高程比對(duì)。具體的的坐標(biāo)差結(jié)果看下表。

表1 GPS RTK較差統(tǒng)計(jì)

從上表可以看出，利用RTK進(jìn)行圖根加密測(cè)量和進(jìn)行碎部測(cè)量，點(diǎn)位平面誤差絕對(duì)值小于5CM，精度滿足〈〈水利水電工程測(cè)量規(guī)范〉〉要求。

2.4 RTK測(cè)量的局限性

影響RKT作業(yè)的因素源于GPS系統(tǒng)的局限性，GPS衛(wèi)星信號(hào)頻率高但功率較低，不易穿透可能阻擋衛(wèi)星和接收機(jī)之間的障礙物。房屋樹木會(huì)阻擋、反射、折射衛(wèi)星信號(hào)，所以在樹木茂盛和房屋較多較高的地方不易得到固定解，要遠(yuǎn)離周圍有高壓線手機(jī)信號(hào)塔等電磁較強(qiáng)物，否則會(huì)影響精度；一天中的不同星歷也會(huì)影響觀測(cè)精度，這都是在實(shí)際測(cè)量過程中要注意的。

2.5 RTK測(cè)量中遇到的問題

榮豐水庫庫區(qū)主要由盆地和狹谷地組成，對(duì)天通視好的盆地，RTK能充分發(fā)揮出測(cè)量速度快，外業(yè)量小的優(yōu)點(diǎn)。狹谷地區(qū)和樹木、房屋密集區(qū)，衛(wèi)星信號(hào)差，RTK無法進(jìn)行得到固定解，是庫區(qū)測(cè)量中遇到的最大問題，為了解決這個(gè)問題，我們專門抽出三個(gè)人采用常規(guī)全站儀測(cè)圖，將RTK和全站儀合理搭配運(yùn)用，較好地完成整個(gè)庫區(qū)測(cè)量工作。

3 結(jié)束語

利用RTK進(jìn)行庫區(qū)測(cè)量，能有效節(jié)省人力物力，極大的提高了工作效率，成果滿足精度要求，可靠性高，減輕了外業(yè)工作人員的工作強(qiáng)度，且不受通視條件限制，適應(yīng)數(shù)字化成圖需要，縮短了成圖周期，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在水利水電測(cè)量中有廣闊的應(yīng)用前景。測(cè)量過程中，GPS信號(hào)不好的狹谷地區(qū)和樹木、房屋密集區(qū)，還要進(jìn)行常規(guī)測(cè)量，所以RTK技術(shù)還不能完全替代常規(guī)測(cè)量。

整個(gè)榮豐水庫庫區(qū)測(cè)量實(shí)施中由于采用RTK測(cè)量技術(shù)，使測(cè)量任務(wù)在規(guī)定的時(shí)間里順利完成。工作小組在20天完成了2.8平方公里的地形圖測(cè)設(shè)，埋設(shè)了90個(gè)界樁點(diǎn)，比常規(guī)全站儀測(cè)量節(jié)省了大量時(shí)間，為水庫工程順利開工創(chuàng)造了有利條件。

［1］徐紹銓,等.GPS測(cè)量原理和應(yīng)用［M］.武漢大學(xué)出版社，2003.

［2］水利水電工程測(cè)量規(guī)范（規(guī)劃設(shè)計(jì)階段）SL 197-97［S］.中國(guó)水利水電出版社.

［3］李征航，黃勁松.GPS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理［M］.武漢大學(xué)出版社，2005.