莊培泳

（潮州市潮水水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東 潮州 521000）

0 引言

近年來(lái)，在空間技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，基于衛(wèi)星的GPS測(cè)量技術(shù)也獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，并從最初的簡(jiǎn)單定位演變?yōu)楫?dāng)前的快速精準(zhǔn)的數(shù)字化測(cè)量工具。作為GPS測(cè)量技術(shù)的一種，RTK（Real Time Kinematics）主要通過對(duì)GPS數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分計(jì)算，在野外實(shí)施測(cè)量過程中將點(diǎn)位精度精確到厘米級(jí)[1]。就本文而言，主要采用在測(cè)量區(qū)域內(nèi)設(shè)立基準(zhǔn)站，而移動(dòng)站則按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔和測(cè)距在不斷運(yùn)動(dòng)中連續(xù)自動(dòng)采集，該模式常用于水下地形、河道斷面、工程開挖邊線定位及大面積灘地等的測(cè)量的作業(yè)模式，RTK測(cè)量技術(shù)下無(wú)需進(jìn)行加密測(cè)量，首級(jí)控制測(cè)量過程中也無(wú)需考慮通視方向點(diǎn)及加密控制。只需將移動(dòng)站設(shè)置于所需控制點(diǎn)位置便可瞬間測(cè)得類似測(cè)導(dǎo)線、測(cè)圖根等的三維坐標(biāo)。

1 灌區(qū)概況

潮安區(qū)粵東灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程位于廣東省潮州市潮安區(qū)江東鎮(zhèn)。測(cè)區(qū)東起潮安區(qū)江東鎮(zhèn)大關(guān)電排站，西至韓江潮州水利樞紐江東進(jìn)水閘。流經(jīng)柚園、元巷、村頭、獨(dú)樹、上莊、吳楊聯(lián)村、井美、龍口、蓬洞等自然村。鎮(zhèn)區(qū)處于韓江下游，潮安區(qū)東南端，四面環(huán)水，俗稱“溪中”。江東鎮(zhèn)北接潮州市區(qū)，南通汕頭市澄海區(qū)，是潮州市、汕頭市澄海區(qū)、汕頭經(jīng)濟(jì)特區(qū)的交通樞紐。鎮(zhèn)域面積38.4 km2，耕地面積14.93 km2，人口6.98萬(wàn)人，共轄29個(gè)行政村，1個(gè)居委會(huì)。鎮(zhèn)區(qū)道路交通比較發(fā)達(dá)、方便。該灌區(qū)橫跨于鎮(zhèn)區(qū)南北。本次鎮(zhèn)區(qū)測(cè)量范圍是：地形圖測(cè)量范圍為沿渠道兩岸各50 m，渠道橫斷面測(cè)量間距約50 m，渠道長(zhǎng)度約12.00 km，地形圖比例尺1∶1000。

2 測(cè)量過程

2.1 基準(zhǔn)站設(shè)置和移動(dòng)站作業(yè)

灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程RTK測(cè)量系統(tǒng)由基準(zhǔn)站、移動(dòng)站及記錄手冊(cè)構(gòu)成。基準(zhǔn)站主要包括GPS一體化接收機(jī)和天線、電臺(tái)、電纜、電瓶、三腳架、發(fā)射天線、基座等。移動(dòng)站則由GPS一體化接收機(jī)和天線、對(duì)中測(cè)桿、藍(lán)牙手薄、記錄儀等組成。

就基準(zhǔn)站的設(shè)置而言，除應(yīng)符合穩(wěn)定、開闊、遠(yuǎn)離信號(hào)干擾源和多渠道反射源等GPS點(diǎn)基礎(chǔ)性的選址條件外，還應(yīng)考慮技術(shù)的適用性和數(shù)據(jù)鏈的穩(wěn)定性，盡可能選擇GPS網(wǎng)點(diǎn)和轉(zhuǎn)換參數(shù)擬合點(diǎn)，高程數(shù)據(jù)精準(zhǔn)的控制點(diǎn)，切忌任意設(shè)站而增大傳遞誤差；盡可能選擇地勢(shì)高的控制點(diǎn)，設(shè)置好GPS接收機(jī)后將發(fā)射天線與電臺(tái)連接，手簿啟動(dòng)的同時(shí)設(shè)置轉(zhuǎn)換參數(shù)，便可完成基準(zhǔn)站設(shè)置。結(jié)合灌區(qū)改造工程測(cè)量實(shí)際，在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)共設(shè)置兩座基準(zhǔn)站。

組裝好移動(dòng)站和接收天線后便可開始碎部測(cè)量，當(dāng)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生固定解時(shí)，輸入地物編碼并將其存儲(chǔ)于手薄，結(jié)束單點(diǎn)測(cè)定。

2.2 參數(shù)轉(zhuǎn)換

求取轉(zhuǎn)換參數(shù)是進(jìn)行RTK測(cè)量作業(yè)的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，GPS測(cè)量主要獲得的是WGS84坐標(biāo)系所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位與坐標(biāo)差，但工程測(cè)量實(shí)際需要的是地方坐標(biāo)系所對(duì)應(yīng)的格網(wǎng)坐標(biāo)，為此必須運(yùn)用轉(zhuǎn)換參數(shù)將WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地方網(wǎng)格坐標(biāo)[2]。在進(jìn)行本工程碎部測(cè)量前，結(jié)合控制點(diǎn)布設(shè)情況以及測(cè)量區(qū)域地形地貌變化特征，選擇測(cè)量區(qū)域邊沿位置分布均勻的三個(gè)控制點(diǎn)，以控制點(diǎn)當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)為依據(jù)，先通過GPS測(cè)出對(duì)應(yīng)點(diǎn)的大地經(jīng)緯度坐標(biāo)，利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件進(jìn)行當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解，待檢驗(yàn)精度符合擬測(cè)量等級(jí)，便可開展正常作業(yè)。灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程轉(zhuǎn)換參數(shù)情況見表1。

表1 灌區(qū)改造工程轉(zhuǎn)換參數(shù)情況

2.3 作用半徑

以能獲得厘米級(jí)精度窄帶固定解的有效范圍為依據(jù)進(jìn)行RTK作用半徑的判斷，也就是說(shuō)在作用半徑以內(nèi)，與基準(zhǔn)站距離越近則精度越高，超出作用半徑范圍以外則定位精度呈臺(tái)階式下降趨勢(shì)，此種情況下GPS所求得的寬帶解僅為分米級(jí)精度。

在大功率狀態(tài)，RTK測(cè)量7 km半徑范圍以內(nèi)所獲得的窄帶固定解高程與幾何水準(zhǔn)高程吻合較好；7 km半徑范圍以外，RTK窄帶固定解高程與幾何水準(zhǔn)高程之差在0.1 m以上。在小功率狀態(tài)，RTK測(cè)量半徑僅為2 km，在此范圍內(nèi)衛(wèi)星信號(hào)明顯減弱，且當(dāng)基準(zhǔn)站和移動(dòng)站之間存在阻隔障礙物和干擾信號(hào)時(shí)將嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)鏈的穩(wěn)定性，為此可以考慮：盡可能抬高基準(zhǔn)站和移動(dòng)站天線的架設(shè)高度，同時(shí)移動(dòng)基準(zhǔn)站并縮小其與基準(zhǔn)站的間距，在地形地類遮擋的特殊地段增設(shè)中轉(zhuǎn)站；為便于數(shù)據(jù)鏈信號(hào)和衛(wèi)星信號(hào)的接受，應(yīng)將RTK基準(zhǔn)站設(shè)置于有效測(cè)區(qū)內(nèi)的最高控制點(diǎn)，并保證控制點(diǎn)間距在RTK有效作業(yè)半徑2/3范圍內(nèi)；遮擋物較多或衛(wèi)星較少時(shí)，很可能出現(xiàn)失鎖，影響固定解的解算精度[3]，此時(shí)可以考慮配合使用全站儀。

2.4 測(cè)量數(shù)據(jù)精度檢驗(yàn)

RTK定位過程中的直接觀測(cè)邊難以形成圖形閉合，可靠性不高，必須加強(qiáng)對(duì)作業(yè)過程精度的檢驗(yàn)以控制高粗差率。通過檢測(cè)測(cè)量區(qū)域內(nèi)部分控制點(diǎn)誤差，進(jìn)行工程平面與高程測(cè)定結(jié)果精度是否符合工程實(shí)際的判斷。平面測(cè)量誤差檢核：

本次灌區(qū)改造工程共檢核了50個(gè)控制點(diǎn)，其平面測(cè)量誤差和高程測(cè)量誤差檢核成果均在《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026-2007）限差內(nèi)，檢核結(jié)果與已知點(diǎn)成果的平面測(cè)量誤差≤±0.2 mm（圖面）、0.2 m（實(shí)地）；高程測(cè)量誤差≤基本等高距的1/5，0.2 m（實(shí)地），測(cè)量結(jié)果完全滿足工程測(cè)量技術(shù)要求。

高程測(cè)量誤差檢核：

3 結(jié)果討論

1）灌區(qū)改造工程常規(guī)測(cè)量的先行工作是整體控制測(cè)量，在整體控制測(cè)量的考慮下隨后進(jìn)行一二級(jí)導(dǎo)線的局部加密控制測(cè)量，最后再進(jìn)行圖根控制。RTK測(cè)量技術(shù)下無(wú)需進(jìn)行加密測(cè)量，首級(jí)控制測(cè)量過程中也無(wú)需考慮通視方向點(diǎn)及加密控制。只需將移動(dòng)站設(shè)置于所需控制點(diǎn)位置便可瞬間測(cè)得類似測(cè)導(dǎo)線、測(cè)圖根等的三維坐標(biāo)。RTK測(cè)量技術(shù)有助于提高整體控制測(cè)量工作效率和精度、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

2）灌區(qū)改造工程碎部測(cè)量工作至少需要兩名操作人員，其中1人在測(cè)站看鏡，1人司尺，同時(shí)接受看鏡人員指揮，人員設(shè)置主要受到測(cè)線長(zhǎng)度和通視情況等限制。RTK測(cè)量技術(shù)野外碎部點(diǎn)的采集工作單人操作即可完成，移動(dòng)站則通過藍(lán)牙手薄實(shí)現(xiàn)截尺修改、編碼輸入、地物地類自動(dòng)記錄等。有效測(cè)距通常為12 km～15 km，在采集范圍內(nèi)的沙灘、山地等編碼碎部點(diǎn)，司尺將手動(dòng)采集模式調(diào)整為自動(dòng)模式，并設(shè)置距離、時(shí)間等采集參數(shù)，測(cè)量過程更加便捷。

3）常規(guī)測(cè)量應(yīng)先在室內(nèi)計(jì)算好所需放樣的元素，實(shí)地放樣過程中司尺人員在測(cè)站指揮，其余人員密切配合，方能完成放樣工作。RTK測(cè)量技術(shù)具有實(shí)時(shí)定位功能，司尺人員單人操作便可標(biāo)出直線、曲線、特征點(diǎn)，快速完成復(fù)雜的放樣工作，無(wú)需指揮。移動(dòng)站人員所攜帶藍(lán)牙手薄中的放樣程序能準(zhǔn)確顯示實(shí)測(cè)點(diǎn)和放樣點(diǎn)間的三維坐標(biāo)與距離，使野外測(cè)量工作更加便捷。

4）斷面測(cè)量過程中，常規(guī)測(cè)量往往會(huì)遇到斷面樁無(wú)方向點(diǎn)或需設(shè)置大量分站方可完成一條斷面測(cè)量等問題，而在RTK測(cè)量技術(shù)中，通過一體化接收機(jī)和藍(lán)牙手薄的配合應(yīng)用，便可實(shí)時(shí)獲取斷面三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，不考慮通視方向和分站測(cè)量的情況下，有效解決上述斷面測(cè)量難題，此外，藍(lán)牙手薄所顯示的斷面測(cè)量結(jié)果能夠直觀反映斷面狀況和實(shí)時(shí)地形，真正實(shí)現(xiàn)所測(cè)即所見，內(nèi)業(yè)工作量大大減少。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在對(duì)RTK測(cè)量技術(shù)工作原理及技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，以潮安區(qū)粵東灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程為例，進(jìn)行了RTK技術(shù)在本灌區(qū)工程地形圖測(cè)量領(lǐng)域應(yīng)用的探討，具體包括基準(zhǔn)站設(shè)置和移動(dòng)站作業(yè)、WGS84坐標(biāo)系所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位與坐標(biāo)差向所對(duì)應(yīng)的地方格網(wǎng)坐標(biāo)參數(shù)的轉(zhuǎn)換、作用半徑的判斷以及測(cè)量數(shù)據(jù)精度的檢驗(yàn)，結(jié)果表明，RTK數(shù)字化測(cè)量技術(shù)下，無(wú)需進(jìn)行圖根控制，不受通視條件和視距等的約束，無(wú)需頻繁變更測(cè)站，只需要待基站架設(shè)完畢在信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)全力跑點(diǎn)，通過藍(lán)牙手薄便可實(shí)時(shí)了解點(diǎn)位精度，數(shù)臺(tái)接收機(jī)同步工作，不影響接受精度，不產(chǎn)生誤差累積。RTK數(shù)字化測(cè)量在提升測(cè)量精度、杜絕返工、方便快捷、省時(shí)省力、大大節(jié)省測(cè)量時(shí)間等方面技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。