小議在航道測量中GPS-RTK定位技術的應用

摘 要：GPS非常適合現代航道測量測量的實用性和準確性保證了航道測量的測量時間和精度。本文結合GPS定位技術的應用實踐探討航道測量中GPS-RTK定位技術能夠準確、高效和快速地完成測量任務，取得良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：航道測量 全站儀 GPS RTK

中圖分類號:U66 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)12(c)-0000-00

作為GPS應用的重大里程碑的RIX是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載渣相位動態實時差分（ReaL - timekinematic）方法，而常規的GPS測量方法，如快速靜態、靜態、動態測量不需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，RIX的出現極大地提高了外業作業效率，為地形測圖、工程放樣，各種控制測量帶來了新曙光． RIX定位技術不同于高精度的GPS測量必須采用栽、嵌相位觀測值，它是基于栽渡相位觀測值的實時動態定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，并達到厘米緩精度．基準站在RIX作業模式下，流動站接收數據鏈傳送的翼觀測值和測站坐標信息．流動站不僅要采集GPS觀測數據，還通過數據進接收來自基準站的數據，并實時處理系統內組成差分觀測值，歷時不到一秒鐘，還要給出厘米綴定位結果。流動站可在固定點上先進行初始化后再做動態作業，也可在動態條件下直接開機，并在動態環境下完成周模糊度的搜索求解；可處于運動狀態，也可處于靜止狀態．每個歷元的實時處理得在整周未知數解固定后進行，只要能保持四顆以上衛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果。

1 GPS定位技術和全站儀測量工作原理

1.1 作業工作原理

基于載波相位觀測值的實時動態定位技術被稱作實時動態測量RTK（Real Time Kinematic）技術，其作用在于能夠實時快速地獲得測量點的三維定位坐標值。在RTK作業模式下，基準站接收機架設在已知坐標的參考點上，連續接收所有可視GPS衛星信號。初始流動站接收機后，基準站的載波相位觀測值通過無線數據鏈來接收、GPS衛星載波相位數據也同步觀測采集，通過系統內差分處理求解載波相位整周模糊度，流動站厘米精度級坐標實時被求算出。而作為一門比較成熟的測量定位技術—全站儀，雖然屬于電子測量設備，還是有比較廣使用范圍，受測站互通視環境影響是其弊端所在。然而，它是常規的三維極坐標測量方法，在測站上架設儀器，通過測邊、測角確定測量點的位置，或直接測量待定點的坐標值是它的工作原理。

1.2 測量坐標系統轉換

在航道測量工作中使用的是1954年國家標準的北京坐標系或1980西安坐標系，世界大地坐標系作為GPS衛星觀測的坐標系統的轉換問題便出現了，依據航道工程的特點對坐標系進行轉換，坐標轉換有三參數轉換或七參數轉換。全站儀測量不涉及到參數的轉換問題它是控制網坐標系統的統一轉換也與測量儀器無關。

2 GPS技術在航道測量中的應用

（1）必要的繩索、吊具、工具用來綁扎固定測深桿是測量前的準備工作，收集與所測航道有關的地圖。要選擇熟悉航道的有豐富經驗的船長作為測量艇駕駛員。另外，測量時水位資料或及時觀測水尺，要與水文站聯系獲取。動態GPS- RTK水上定位技術，使水深測量走上了自動化測深的軌道。在計算機上完成從水深斷面線的布設，采集水深點和最后成圖，測深定標與水上定位的時間做到完全同步，測量時間大大縮短，并且測深儀換能器與GPS天線可在同一位置，完全重合定位位置與測深點，從而測深質量得到了提高。在西江河面上基準站的數據鏈傳播可達20km，以往全站儀測量時的搬站時間減少了。只需在一艘測深艇上配備2人一天即可完成6km的水域測量面積。勞動強度降低，作業時不緊張，工作效率提高，徹底改變了傳統的水深測量作業方法。

（2）航道縱、橫斷面圖測量，測量船以不大于l0公里 /小時的速度沿航道中心線行駛，電腦自動記錄數據縱斷面與橫斷面點間距可根據需要設置確定，坐標和水深數據包括點位N，E，一般橫斷面設置為3～6m記錄一點，縱斷面設置為隔3 0米或4 0米記錄一點。內業軟件對水深點的分析結合從外業軟件測出的橫斷面圖、縱斷面圖，航道最小水深與最小寬度能夠十分方便準確地進行判斷。

（3）在欲布設的GPS控制網點上和已知平高點架設儀器對航道標志進行記錄，對中整平后開始采集數據。做好外業觀測記錄將天線高、點名和時段信息等記錄清楚，要特別的注意共同觀測時間和同步觀測的GPS接收機數等要符合規范要求。利用軟件將外業采集的數據通過卡讀器或電纜傳輸到計算機中并存儲好。在正常測量時，電腦自動記錄水深數據和每一點的坐標N，E。遇到橋梁、船閘、碼頭、高壓電線等臨跨河建筑物或地理位置時，記錄下在GPS天線靠近或到達其下方時的點號，在旁邊用文字加以說明在電腦屏幕顯示的航跡圖上的正確位置標記相應符號，為了避免造成不必要的損失應經常保存測量時的數據。

（4）數據的后處理，利用隨機帶的軟件來解基線，并檢查基線閉合差報告，若有超限的基線則需對觀測數據進行處理，直到報告中基線、閉合差全部合格方可進行下一步。進行的是三維無約束平差，此時可由起算軟件自動選取一個點的三維坐標，各點坐標系的基線向量、三維坐標及其精度信息和改正數為輸出成果。平差報告的檢查，可在平差中采用隨機軟件提供的自動方法或人工方法剔除存在的粗差，直至全部合格。然后三維或二維約束平差利用無約束平差后的可靠觀測量和已知點在國家坐標系或地方坐標系中的坐標及高程進行，即將各點坐標系的三維坐標轉換到地方坐標系或國家坐標系中。此時輸出成果為各點在國家坐標系或地方坐標系中的坐標和相應的轉換參數及精度指標。利用相應配套的數據處理軟件對測量數據進行后期處理即數據后處理，形成航道圖及其統計分析報告即所需要的測量成果等，所有測量成果可以通過打印機或繪圖機輸出。

3 結語

由此可見，GPS新設備、新技術的應用大大地提高了在大型的航道工程測量中，測繪工作的生產效率．測量成果的差錯率大大降低了．測繪產品的質量得到了提高。密切配合各種GPS測量技術，不僅可以節省人力、物力，還可以節省時間、縮短工期，也能夠大大提高工程的質量和精度。GPS測繪定位新技術在未來的測繪行業中發揮的作用將越來越大，靜態控制網測量，可完全起到控制整條江河流域的控制測量，D級網以上精度是能達到的最低標準，而在目前條件中RTK平面定位精度也比較穩定，但應注意高程測量的方面。動態GPS-RTK定位技術，徹底改變了傳統的水深測量作業方法，使航道水深測量走上了自動化測深的軌道。RTK和全站儀在實際野外測量時的協調使用，可以降低生產成本，提高工作效率，解決實際問題全站儀作為一門成熟的測量儀器在相當長的時間內還會在碎部測量方面起主導作用。

參考文獻

[1] 李汪.談GPS定位系統在航道測量中的應用[J].科技促進發展，2010(2):50-50.