概述GPS—RTK在水文地形測量中的應用

張海金，齊 鵬，江 山

(綏化水文局，黑龍江綏化152000)

水文地形測量通常是指，對新建或者已有的水文、水位站進行站址測繪、勘察等工作，主要內容包括7項:①測量的平面、高程控制點及水準點;②水邊線及歷年最高水位下的曼灘邊界;③等高線及流向、地物;④河流、串溝、島、居民區及其他建筑物;⑤站房、觀測場、觀測設備、水尺、斷面、測井等;⑥主要交通線名稱和通往地點;⑦上述述各項的高程和位置。我們所使用的徠卡GPS—1200，在使用過程中我們發現其具有定位精度高、布點靈活、觀測時間短、測站點間無需通視、操作簡單、可1人單獨或者2人同時測量提高工作效率等優勢。

1 GPS—RTK測量定位的基本原理

GPS實時動態測量(Real—TimeKinematic)簡稱RTK，是一種基于高精度載波相位觀測值的實時動態差分定位技術。GPS—RTK技術采用差分GPS3類(位置差分、偽距差分、相位差分)中的相位差分，這3類差分方式都是由發送改正數，由流動站接收并對其測量成果進行改正，已獲得精確地差分定位結果，所不同的是發送改正數的具體內容不一樣，差分定位精度也不同。前2類定位誤差的相關性會隨基準站與流動站的空間距離的增加使其定位精度迅速降低，所以GPS—RTK采用相關差分方式。在已知點上設置1臺GPS接收機為基準站(未知點位置也可以)，并將一些必要的數據，如基準站的坐標、高程、坐標轉換參數等輸入到GPS控制手簿中，另外1臺或多臺接收機設置為流動站，基準站和流動站同時接收同一時段的相同GPS衛星發射的信號，基準站將接收到的衛星信號通過基準站電臺傳輸到流動站中，流動站將接收到的衛星信號與基準站發來的信號傳輸到控制手簿中進行實時差分及平差處理，實時得到本站的坐標和高程及實測精度，并隨時將實測精度和預設精度指標進行比較，一旦實測精度達到預設精度標準，手簿將提示測量人員是否接受該成果，接受后手簿將測量得到的坐標高程及精度同時記錄在手簿中。

2 GPS—RTK技術在水文地形測量中的應用

2011年9月，我們對綏化水文局中小河流新建水文、水位站共計17處使用了GPS—RTK技術進行地形圖測量，任務量大時間緊迫，其中一些測站在林區，河岸兩邊草叢茂密、大樹聳立，測量條件十分不便。由于此次任務是測量新建水文、水位站，所以我們測量中所使用的數據均是指定一個固定點，然后在由此測量其余的點。我們初步選定好固定點，并且做好標記，在WGS84坐標下用流動站在此固定點上測量一下，得出一個數值，然后使用RTK一步法進行坐標轉換，把該固定點的高程及空間坐標設置為我們所假定的(由于水文地形圖測量中，對已知及未知點的要求指包括高程和經緯度坐標，故此我們使用一步法單點轉換，此精度符合應測量要求)，然后在此模式下我們就可以進行地形測量了。測量過程中我們把基準站設置在一個視野開闊的地方;視場周圍15°以上無高大樹木、樓房等障礙物;基站周圍200m內沒有電臺、微波站等強電磁場發射源，離高壓線距離≥50m。基站和流動站之間的通信使用電臺傳輸，整體信號接收效果良好，特別在無高大樹木或者草叢中，信號實時快速定位、測量速度快、精度高。我們此次測量使用徠卡GPS1+2測量模式，即2人同時測量，一個在河左岸，一個在河右岸測量速度快，互不影響提高了工作效率。與其他測量儀器相比，使用GPS測量技術還是比較方便和迅速的。

3 GPS—RTK在水文測量中的精度控制和應注意的問題

本次使用GPS—RTK技術在新建水文、水位站地形圖測量中是成功的，無論在高程精度的表現還是每個測量點的坐標位置上，都達到了我們所期望的要求，我們曾經對GPS—RTK技術高程測量精度做過比較，選取2個已知高程的水準點，兩個水準點間的距離約為1 km左右，我們用GPS測量，即由一個已知點，測出另一個未知點的高程，通過測量得出另一個水準點的高程，此高程與該點原有用三等水準測得高程相比較差為18 mm，即測量點間精度＜±30 mm。從以上論述中我們可以發現GPS—RTK技術在我們水文測量工作中，應用廣泛，簡單便捷，與其他測量儀器相比存在巨大優勢。然而它又存在一些不足之處，仍存的局限性為:①GPS依靠的是接收從地面以上約為2萬km的衛星的無線電信號，這些高頻、低功率的信號，不易穿透可以阻擋衛星和GPS接收機之間的障礙物。如流動站在大樹下或者房屋屋檐下信號接收受到影響，導致精度達不到要求或者接收不到信號，特別在測次測量中我們在大樹下、茂密草叢中衛星信號接收精度殘差大，需等待一會方可達到定位要求，個別情況下接收不到信號無法測量定位。②在RTK定位時，要求基準站接收機實時把數據傳輸給流動站接收機，而RTK電臺功率為20多瓦，要求基準站與流動站不應有較大障礙物，一般來說，RTK作用距離與基準站架設高度有關，架設高度為20 m時，可達到10 km，高度為10 m時，可達到8 km，普通架設可達6 km。

同時我們還要注意2點:①無論外置電池還是內置電池都要按要求使用保養，并有備份;②注意天線高度的應用及基準站設備的看護問題。

［1］徐紹銓，張華海，楊志強，等.GPS測量原理及應用［M］.武漢:武漢大學出版社，2007.

［2］黃聲享，郭英起，易慶林，等.GPS在工程測量中的應用［M］.北京:測繪出版社，2007.