水上測(cè)量中RTK技術(shù)的應(yīng)用

張洋（長(zhǎng)江重慶航道測(cè)繪處，重慶 401147）

水上測(cè)量中RTK技術(shù)的應(yīng)用

張洋（長(zhǎng)江重慶航道測(cè)繪處，重慶 401147）

水上測(cè)量是水上項(xiàng)目工程建設(shè)中需要開展的工作內(nèi)容，它主要完成水下地形測(cè)量和水上物體定位導(dǎo)航這兩部分工作。在水上測(cè)量中，RTK（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)）技術(shù)可以完成測(cè)量信息的實(shí)時(shí)收集和分析工作。在RTK技術(shù)中，運(yùn)用單波束GPS系統(tǒng)來完成水深等測(cè)量，是水上測(cè)量中的重要內(nèi)容。本文主要探究了水上測(cè)量中RTK技術(shù)的應(yīng)用，重點(diǎn)分析了單波束GPS技術(shù)在其中的應(yīng)用。

水上測(cè)量；RTK技術(shù)；單波束GPS測(cè)量；應(yīng)用

1 水上測(cè)量

水上測(cè)量一般需要使用組合儀器來間接進(jìn)行測(cè)量，例如在水下測(cè)量一般會(huì)需要測(cè)深儀來進(jìn)行輔助。對(duì)于水上測(cè)量來說，它沒有辦法進(jìn)行儀器的固定和架設(shè)，因此沒有辦法完成陸地比較常采用的轉(zhuǎn)點(diǎn)作業(yè)方式，特別是在大片的水域當(dāng)中，一般都需要基準(zhǔn)站和流動(dòng)站單站之間的測(cè)量距離比較遠(yuǎn)，并且作業(yè)的精度要求在實(shí)現(xiàn)上難度比較大，對(duì)于實(shí)時(shí)性的要求高。

2 單波束測(cè)量系統(tǒng)的主要組成

單波束測(cè)深系統(tǒng)是聲學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的共同產(chǎn)物，它的組成系統(tǒng)集成度高，系統(tǒng)性強(qiáng)，一般會(huì)有聲學(xué)子系統(tǒng)、空間位置傳感器系統(tǒng)等等。單波束GPS測(cè)量在水上測(cè)量中的應(yīng)用非常廣泛，其主要在水下地形測(cè)量中發(fā)揮作用，特別是在深度的測(cè)量上，它擺脫了傳統(tǒng)依靠測(cè)深繩、測(cè)深錘對(duì)水深進(jìn)行測(cè)量的歷史。由單波束GPS結(jié)合RTK技術(shù)產(chǎn)生的單波束測(cè)深儀在航道的清淤和河道的整治中非常常見，是當(dāng)前水上工程項(xiàng)目建設(shè)中應(yīng)用比較廣泛的測(cè)深系統(tǒng)。單波束測(cè)量主要對(duì)測(cè)量一個(gè)點(diǎn)，一般會(huì)取最高點(diǎn)值的水深度，隨著船體的移動(dòng)，會(huì)在點(diǎn)動(dòng)成線的原理之下成為單波束，在測(cè)量中它只有一個(gè)波束打到海底。

3 水上測(cè)量中RTK技術(shù)的應(yīng)用

RTK技術(shù)就是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，它可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的定位，完成實(shí)時(shí)的顯示，在精度上比較高，同時(shí)作業(yè)快，因此在很多測(cè)繪或者檢測(cè)的領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。例如在大地測(cè)量、地籍測(cè)量、邊界測(cè)量中都可以看到RTK技術(shù)的身影。RTK技術(shù)的產(chǎn)生使得傳統(tǒng)測(cè)量的方式得到了改變，同時(shí)也使得人們的傳統(tǒng)測(cè)量理念被改變。RTK技術(shù)歸根到底是載波相位差分技術(shù)，它會(huì)在實(shí)時(shí)的條件之下完成對(duì)兩個(gè)測(cè)量站載波相位的觀測(cè)，并且把基準(zhǔn)站采集到的載波相位發(fā)送給用戶的接收機(jī)[1]。

3.1 水深測(cè)量

單波束測(cè)量主要使用GPS-RTK來進(jìn)行平面的定位和潮位的采集，這是水上測(cè)量工作中的一部分內(nèi)容。在進(jìn)行水深測(cè)量的時(shí)候，為了確保儀器的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性，在開展工作之前需要開展穩(wěn)定性的試驗(yàn)。對(duì)于開機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集來說，它的時(shí)間要比實(shí)際測(cè)量的時(shí)間要大，這樣才能滿足精度的要求。在測(cè)量的前后要用實(shí)驗(yàn)班進(jìn)行一次測(cè)深儀測(cè)深誤差的校核，并且進(jìn)行及時(shí)的數(shù)據(jù)記錄，同時(shí)對(duì)換能器的吃水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行觀察，計(jì)算出它們的平均值，從而將其作為換能器的凈吃水。

3.2 RTK技術(shù)的改進(jìn)

為了能夠更好地避免多路徑效應(yīng)和數(shù)據(jù)鏈丟失所帶來的影響，在進(jìn)行基準(zhǔn)站設(shè)定的時(shí)候，要將其建在遠(yuǎn)離GPS信號(hào)發(fā)射物的區(qū)域，同時(shí)也應(yīng)該遠(yuǎn)離高壓線和電視臺(tái)等。在進(jìn)行地勢(shì)選擇的時(shí)候，要盡量選擇地勢(shì)高和交通便利的地方，盡量遠(yuǎn)離高的建筑物，這樣會(huì)使得數(shù)據(jù)鏈發(fā)射和衛(wèi)星接收工作更好地開展。對(duì)于RTK的技術(shù)改進(jìn)工作來說，它的內(nèi)容是多樣化的，需要結(jié)合實(shí)際的情況來進(jìn)行選擇，例如，測(cè)深儀在水下地形測(cè)量中的吃水改正就是常要開展的一項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)工作。單波束GPS所測(cè)定出來的高程點(diǎn)是GPS天線的高程，要想獲得水底的高程，就需要進(jìn)行換能器的吃水改正換算[2]。

3.3 單波束測(cè)深延時(shí)效應(yīng)的分析

在單波束的水深測(cè)量當(dāng)中，平面的測(cè)量和高程的測(cè)量是兩個(gè)不同的技術(shù)系統(tǒng)的，平面的定位是由電磁波來進(jìn)行決定的，它的工作環(huán)境在水面上。對(duì)于高程定位來說，它一般是由換能器發(fā)射的聲波所決定，因此它的工作環(huán)境一般會(huì)在水面下。使用單波束GPS開展水深測(cè)量的時(shí)候，它在平面定位的速度上比測(cè)深的速度要快，因此容易使得在進(jìn)行測(cè)深的時(shí)候所獲得的數(shù)值出現(xiàn)錯(cuò)位，這就是延時(shí)效應(yīng)。定位和測(cè)深是兩個(gè)不同的系統(tǒng)，在進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)候會(huì)存在著時(shí)間的間隔，導(dǎo)致水深值的讀取不能進(jìn)行同步，定位的信息滯后于水深值的錄入。為了解決這一問題，可以使用特征點(diǎn)對(duì)法和斷面整體平移法來進(jìn)行問題的解決，從而使得RTK技術(shù)能在單波束GPS模式下在水上測(cè)量中發(fā)揮作用。

3.4 RTK測(cè)量誤差的來源和消弱措施

使用RTK技術(shù)來開展水上測(cè)量的時(shí)候，它的誤差主要來源于RTK設(shè)備本身的誤差、系統(tǒng)誤差、測(cè)量環(huán)境帶來的誤差和測(cè)量員的專業(yè)操作情況等等。此外，還會(huì)受到天線的相位變化、衛(wèi)生誤差、軌道誤差和信號(hào)干擾等因素的影響。對(duì)于這些存在的誤差，是可以通過具體的措施來進(jìn)行消除的，在日常工作開展的時(shí)候，要開展經(jīng)常性的檢驗(yàn)和校驗(yàn)工作，具體要完成對(duì)RTK設(shè)備的檢驗(yàn)，并且加強(qiáng)對(duì)操作人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)工作，利用多種多樣的校正方式和方法來使得GPS衛(wèi)星和儀器之間的誤差得到削弱，對(duì)RTK在進(jìn)行有效作業(yè)時(shí)的半徑開展合理的控制。

4 結(jié)語

綜上所述，對(duì)于單波束GPS技術(shù)來說，它結(jié)合RTK技術(shù)的原理，誕生出了單波束測(cè)深儀，從而在水上測(cè)量中發(fā)揮重要的作用。這種儀器在進(jìn)行測(cè)深的時(shí)候可以連續(xù)地進(jìn)行水深數(shù)據(jù)的記錄，但是無法開展全面的覆蓋測(cè)量，從而導(dǎo)致測(cè)量的效率比較低。盡管該技術(shù)在使用上存在著缺陷和不足，但是可以在今后不斷地改正和調(diào)整，使其在水上測(cè)量中可以更好地發(fā)揮作用。

[1]李春陽.RTK技術(shù)及其在測(cè)量中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2016(1):3-3.

[2]范明華.淺析RTK技術(shù)在水上測(cè)量中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017(14)：288-288.