GPS RTK技術(shù)在水利工程測繪中的應用淺析

吳連勇，趙潤光

（通遼市水利勘察設計院，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

GPS RTK技術(shù)在水利工程測繪中的應用淺析

吳連勇，趙潤光

（通遼市水利勘察設計院，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

結(jié)合GPS RTK技術(shù)在水利工程測繪中的實際應用，對RTK技術(shù)的優(yōu)缺點及影響RTK精度的因素進行了分析并提出了相應措施.

GPS RTK；精度；應對措施

1 GPS RTK技術(shù)原理

GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法來確定待測點的位置.常規(guī)的GPS測量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進行解算才能獲得高精度的結(jié)果，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實時差分方法，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率.

高精度的GPS測量必須采用載波相位觀測值，RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r地提供測站在指定坐標系中的三維定位結(jié)果，并達到厘米級精度.在RTK作業(yè)模式下，基準站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站.流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù)，要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結(jié)果，歷時不到1s.流動站可處于靜止狀態(tài)，也可處于運動狀態(tài)，可在固定點上先進行初始化后再進入動態(tài)作業(yè)，也可在動態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成整周模糊度的搜索解.在固定整周未知數(shù)以后(得到固定解)，只要能保持4顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出厘米級定位結(jié)果.

RTK系統(tǒng)可應用于測點定位和測設放樣測量工作，在基準站和流動站協(xié)同工作的情況下，用戶攜帶流動站系統(tǒng)，在測區(qū)往來行走，對特征點進行采點測量最適合于在地形測圖和放樣中應用.

測設放樣任務只能在GPS的RTK操作模式下完成.某一物體的放樣包括對定義該物體所在位置的一點或多點的定位.RTK流動站操作員行進中則可觀察掌上電腦屏幕來確定自己的當前位置和要尋找的目標點位置，系統(tǒng)可給用戶導向到正確位置.這一功能使得RTK成為非常有效的放樣工具.任何物體都可由RTK來測設放樣，如道路、輸電線路、油氣管線、通信光纜及地下管線等等.在大多數(shù)和這類測量中，RTK系統(tǒng)比傳統(tǒng)全站儀系統(tǒng)的效率要高很多，而且只需單人操作.在“引烏入通引水工程”、“霍林郭勒市霍林河河道整治工程”測量中，運用了GPS RTK技術(shù)，探索了一條進行大比例尺施測帶狀圖的新路子，效果極其顯著，現(xiàn)對這兩項工程測量的實際應用作以淺析.

2 工程概況

2.1 引烏入通引水工程測量.為通遼市補充地下水及工業(yè)用水，引烏力吉木仁河水給莫力廟水庫到通遼市市區(qū)，布設管道120km，施測300m寬1：1000帶狀地形圖36km2.測區(qū)沿線屬丘嶺地帶，農(nóng)田、林地、村莊途徑交多，地類、地物界址需表述清楚準確，施測三維坐標，對于征地賠償經(jīng)濟損失極為重要.

2.2 霍林郭勒市霍林河河道整治工程測量.霍林河流經(jīng)霍林郭勒市市區(qū)，為城市防洪及美化城市，對霍林河河道市區(qū)段整治工程，提供工程設計的基礎資料.施測河道1：1000帶狀地形圖，河寬0.5km～1.5km不等，城區(qū)段長30km，橫跨兩座鐵路橋、三座公路橋，整治工程需建七座橡膠壩及兩岸堤防和多處人文景觀等.為整治河道的規(guī)劃設計，對現(xiàn)狀地物、地界址等建筑設施需施測精準的三維坐標.

2.3 根據(jù)測區(qū)的實際情況及工程的需要，以上兩項工程測量，采用GPS靜態(tài)定位技術(shù)進行首級控制測量，然后用RTK技術(shù)做圖根控制進行地形測量.

3 方案設計

根據(jù)實地踏勘，在兩測區(qū)所收集的國家三角點及三等水準點，對資料進行研究，根據(jù)目的、精度要示，測區(qū)地形現(xiàn)狀、交通狀況等和所使用的儀器類型，按優(yōu)化設計原則和相關規(guī)范的要求進行技術(shù)設計，制定合理的施測方案.

首先進行首級控制，測量方式采用靜態(tài)，各項操作嚴格按照相關規(guī)范要求施測，為了進行高程擬合，在首級網(wǎng)線各點聯(lián)測四等水準，點之間距5km左右去均勻分布于測區(qū)中.

3.1 引烏入通引水工程測量，采用收集到的國家現(xiàn)有三個三角點進行沿線布設附合GPS靜態(tài)網(wǎng)，每5km左右埋設一個永久點(VT01～VT29)共29個，以兩個三等水準點，施測四等附合水準，聯(lián)測于VT01～VT29點，進行RTK施測帶狀圖.

3.2 霍林郭勒市霍林河河道整治工程測量，收集到礦區(qū)3°帶Ⅲ等三角點三個，三等水準點兩個，由于測區(qū)是河道流經(jīng)于市區(qū)，狹長地帶，根據(jù)已知點位的情況，適合于布設前方交會，沿河道左岸5-6km布設一個首級控制點，HS01～HS17并聯(lián)測四等水準.實施RTK帶狀1：1000地形圖.

4 測量實施

4.1 將欲作為RTK測量聯(lián)測控制點的E級GPS點的三維坐標輸入計算機，檢查無誤后，用傳輸電纜導入FC-2000手簿.

4.2 比較分析E級GPS點的地理位置，從中選取地勢較高、無遮擋、在當日當站測區(qū)施測范圍內(nèi)的控制點作為基準站的架設點，并且這些點必須遠離大功率無線發(fā)射臺、變電站、高壓輸電線下等天線電干擾源，以避免其周圍磁場對GPS衛(wèi)星信號的干擾影響.

4.3 基準站架設后，對基準站及電臺進行必要的設置，等FC-2000手簿的屏幕提示“基準站設置成功并已經(jīng)開始工作”，撥下手簿與基準站接收機的連接電纜，用另一臺接收機進行部分E級GPS控制點的聯(lián)測校核，完成上述操作后，手簿內(nèi)部自動進行轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解，然后就可進行具體的測量工作.

5 精度分析

在測量圖根點時，我們用RTK測量了臨近的E級GPS首級控制點三維坐標，其平面X、Y坐標與用GPS靜態(tài)定位方法施測的成果進行比較，RTK高程與四等水準成果的高程進行比較；隨機選擇部分成果比較(霍林郭勒市河道整治工程測量)見表1.

表1 測量成果比較

由比較結(jié)果可知：RTK測設的E級GPS點平面成果和靜態(tài)GPS測設的數(shù)據(jù)差值最大±≤23mm；在高程方面，RTK測設的高程和四等水準高程精度也比較接近，最大值差±≤28mm；由此可見RTK測設的平面成果和高程完全可以滿足圖根控制測量和施測大比例測圖的精度.

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