GPS RTK技術在水利工程測量中的應用探析

李安康

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽550000)

GPS RTK技術在水利工程測量中的應用探析

李安康

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽550000)

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，國家對水利工程建設投資逐步加大。由于我國水利工程建設往往都位于偏遠的地區(qū)，不能布置太多的高等級測控點，嚴重阻礙了水利工程測量的工作進行。文章通過對GPS RTK技術的特點進行分析，主要闡述了GPS RTK技術在水利工程測量中的應用。GPS RTK工程測量采用新儀器、新技術，運用簡便，大大提高了測量的準確性和效率水平。

GPS RTK;水利工程測量;應用探討;應用現(xiàn)狀;基本原理

1 GPS技術在水利工程測量中的應用現(xiàn)狀

全球定位系統(tǒng)現(xiàn)已轉(zhuǎn)為民用，并廣泛應用于各個領域。其在水利工程測量中能夠連續(xù)地、全天候經(jīng)濟地進行導航定位，并且能夠提供出準確的數(shù)據(jù)信息。一般來說，利用GPS高精度測量定位測量后，通過載波測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)模式高精度的測量應用范圍相對比較大，可用于各種靜態(tài)信息變化數(shù)據(jù)的觀測，并且這種靜態(tài)測量誤差非常小，使得數(shù)據(jù)結(jié)果具有精確性，因此被廣泛推崇應用于一般的水利工程測量，而RTK測量憑借快速性、實時性，厘米級精度等優(yōu)勢，被數(shù)據(jù)采集(如碎部測量)與工程放樣中廣泛應用。而目前根據(jù)GPS在我國水利工程測量應用現(xiàn)狀，仍有需要改進的地方。目前采用的測量常規(guī)的方法是幾何水準測量，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、較強實效性等優(yōu)勢。因此，仍需加大對GPS技術的研究開發(fā)，將GPS觀測數(shù)據(jù)進行科學的處理，才能對水利工程測量達到精準要求。

2 RTK的基本原理

RTK(Real Time Kinematic)技術是載波相位動態(tài)實時差分技術的簡稱。它具有高效率的實時動態(tài)定位技術，可以在作業(yè)現(xiàn)場提供經(jīng)過檢驗的測量成果，而且可以在保證精度的狀態(tài)下，擺脫后處理的負擔和外業(yè)返工的困擾。RTK技術實現(xiàn)高精度(分米甚至厘米級)的定位的運作方法是:運用載波相位動態(tài)實時差分方法，采用參考站和移動站之間觀測誤差的空間相關性，通過差分的方式除去移動站觀測數(shù)據(jù)中的大部分誤差［2］。

3 水利測量工程對RTK技術的應用

3.1 對河道地形圖進行測量

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

3.2 測量加密控制點

水利工程在開工之前一般都會進行實地測量。一般采用RTK加密測量控制點。因為水利工程往往大部分都在偏遠地區(qū)，沒有足夠的高級控制點，經(jīng)常采用常規(guī)的控制測量法，測量對距儀導線和三角網(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。當采用RTK技術加密測量進行測量工作時，則只需在測區(qū)15 km區(qū)域內(nèi)設置3個以上的測量控制點即可。這種方法可操作性非常強，大大提高了工作效率。

3.3 測量數(shù)字化地形圖

RTK測量是一項可以進行快速定位并同時對坐標結(jié)果還能得到實時掌握的高科技技術。它可以實現(xiàn)對地形靜態(tài)測量和動態(tài)數(shù)據(jù)分析，當進行地形測量時，首先要根據(jù)地形的情況進行估量，也可以在數(shù)據(jù)采集的功能下進行，對于采集完成后的地形點將以圖形的方式顯現(xiàn)，然后形成數(shù)字化管道地形圖。地形點的采集可以由單人來完成，不僅節(jié)約時間更能節(jié)約人力。

4 GPS RTK在水利工程測量中的局限性

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)星的狀況也會影響到GPS測量的精度。此外，只有接受到足夠有效衛(wèi)星信號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，產(chǎn)生假定位現(xiàn)象。

與衛(wèi)星信號質(zhì)量有關系。衛(wèi)星信號在穿越大氣層時，受電離層折射延遲、對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)星信號質(zhì)量下降，這樣在一些地區(qū)不能使用RTK測量的。

數(shù)據(jù)鏈傳輸局限性。無線電信號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源的干擾都會使RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸受到限制。在傳輸過程中信號衰減，信號受干擾后頻率偏移，都嚴重影響RTK測量精度和作業(yè)半徑。

5 GPS RTK在水利工程中應用前景

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

1)進行點校正。利用已知點檢核所測得的區(qū)域點是不是正確的，利用實測已知點比較檢核RTK測量。每次初始化完成后，先重測l～2個附近測過的RTK點或重復測量高精度控制點，經(jīng)過兩次測量數(shù)據(jù)進行比對，確認在誤差范圍內(nèi)后，方可進行重新RTK測量。

2)電臺頻率控制。電臺是RTK測量的一個關鍵設備，電臺的頻率是保證測量精度的關鍵。在不同地形或干擾源的條件下采用不同的電臺頻率，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

GPS測量技術正在廣泛的應用于各個領域，RTK技術在其基礎上通過技術改進，擁有超越傳統(tǒng)的測量方式方法的優(yōu)勢。RTK進行測量技術完全不會受外界客觀因素影響如天氣、交通、自然災害等條件的限制，利用RTK測量技術比傳統(tǒng)方法大大節(jié)省人力，降低生產(chǎn)成本。

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

6 結(jié)語

由上可知，GPS RTK測量技術的應用能夠有效提高水利工程測量的效率。但是這項技術在實際水利工程測量中也存在一定的局限。因此，相關水利工程在利用這一技術進行測量時應該盡量減少有關因素的影響，以提高測量的準確性。此外，實際測量時還要注意應用技術的規(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在水利工程測量的精準度，保質(zhì)保量的完成水利工程測量工作。

［1］高連勝.GPS技術在水利工程測量中的應用［J］.測繪與空間地理信息，2010，33(03):166-167.

［2］萬會明，尼采龍，吳定邦.CORS技術在水利工程測量中的應用［J］. 江西水利科技，2010，36(01):45-47

TV221.2

B

1007-7596(2014)06-0183-02

2013-12-28

李安康(1979-)，男，貴州遵義人，助理工程師，工作方向為水利測繪工程。