基于高精度GNSS測量系統(tǒng)的山洪災害調(diào)查外業(yè)采集方案

林賢斌

(廣州市中海達測繪儀器有限公司，廣東廣州 511400)

中海達·開啟智時代

基于高精度GNSS測量系統(tǒng)的山洪災害調(diào)查外業(yè)采集方案

林賢斌

(廣州市中海達測繪儀器有限公司，廣東廣州 511400)

湖南省水文水資源勘測部門根據(jù)實際作業(yè)情況，與廣州市中海達測繪儀器有限公司共同研究訂制了一套貼合需求應用的外業(yè)采集軟件，以達到高效、準確的工作效果。

一、實際作業(yè)需求

為了準確獲取洪澇災害的實際影響，需要對水道的橫斷面、縱斷面進行采集，獲取每一個剖面的三維地形信息，從而準確地計算及模擬水情變化。因此，高程信息將作為一個重要的外業(yè)數(shù)據(jù)采集信息。

根據(jù)此次的項目技術(shù)規(guī)范，平面精度需控制在10 m以內(nèi)，然后根據(jù)現(xiàn)有GPS測量技術(shù)，高程精度一般為平面精度的兩倍。若使用米級(10 m以內(nèi))設備，高程精度最大可達20 m，對于水利水文而言，極有可能出現(xiàn)上下游顛倒、剖面信息完全錯誤的情況。而在野外環(huán)境中，一般沒有控制點，因此通過全站儀進行高精度測量也幾乎不可能。

綜合所有實際情況，使用高精度的GNSS測量系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集，將從技術(shù)性及操作性兩方面有效解決問題。

二、高精度GNSS測量系統(tǒng)

要實現(xiàn)高精度GNSS測量的技術(shù)前提是接收高精度差分信號(可排除需要連續(xù)觀測數(shù)10 min甚至數(shù)小時的靜態(tài)觀測)，該信號可以由CORS(城市連續(xù)運行參考站)或單基站提供。由于山洪地質(zhì)災害往往發(fā)生在遠離城市的郊區(qū)村落甚至是大山大河里，這些區(qū)域很可能會出現(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡覆蓋不到或是信號不穩(wěn)定的情況，而CORS是通過蜂窩網(wǎng)絡進行差分信號傳輸?shù)模虼耍烁呔仍O備需要支持蜂窩網(wǎng)絡及UHF兩種通信模式。

目前，支持高精度GNSS測量的產(chǎn)品主要有RTK和手持RTK兩種。以下是兩種產(chǎn)品之間的區(qū)別：

1)RTK(以中海達公司的H32豪華版/V60/ A10為例)。可實現(xiàn)厘米級甚至毫米級定位，由GNSS接收主機、對中桿、控制手簿3部分組成，一般支持蜂窩網(wǎng)絡及內(nèi)置UHF收發(fā)兩種通信方式；性能穩(wěn)定、價格較貴；在沒有蜂窩網(wǎng)絡的情況下，可借助RTK主機內(nèi)置的UHF方式，通過兩臺RTK實現(xiàn)基站＋移動站的1＋N模式進行高精度作業(yè)。內(nèi)置UHF最遠作用距離可覆蓋半徑為5 km的區(qū)域，如圖1所示。

圖1

另外，RTK所標配的iHand20控制手簿，內(nèi)置GPS模塊及800萬像素的攝像頭，因此，還可替代小型數(shù)碼相機對現(xiàn)場情況進行拍攝，并可自動記錄并關(guān)聯(lián)拍攝所在點名、GPS坐標等，極大減輕了內(nèi)業(yè)核對的工作量。

2)手持RTK(以中海達公司的Qstar 8為例)。可實現(xiàn)厘米級定位；單一手持設備，內(nèi)置高精度GNSS模塊；一般只支持蜂窩網(wǎng)絡單一通信方式；便攜性非常好，性能一般，價格較便宜，如圖2所示。

圖2

結(jié)合當?shù)仨椖款A算及作業(yè)環(huán)境蜂窩網(wǎng)絡覆蓋情況，可組合選擇進行搭配作業(yè)。

三、系統(tǒng)作業(yè)方式

由北京七兆科技有限公司開發(fā)的“山洪災害調(diào)查評價現(xiàn)場采集終端”，是本項目的承接系統(tǒng)，該軟件針對山洪災害調(diào)查工作進行專業(yè)的訂制開發(fā)，是一套功能強大的業(yè)務處理軟件。該軟件為x86架構(gòu)下開發(fā)的系統(tǒng)，只能運行在Windows XP/Windows 7/Windows 8等版本的操作系統(tǒng)。目前，滿足該系統(tǒng)運行的便攜式硬件設備幾乎都為民用產(chǎn)品，若用來進行野外移動辦公，在產(chǎn)品的可靠性、防護性、持續(xù)性上都難以滿足實際需求，因此，針對此現(xiàn)狀將開發(fā)一外業(yè)簡易采集軟件，通過事后數(shù)據(jù)兼容的方式(?.xls文件與?.kml文件)，與該軟件進行無縫對接，如圖3所示。

圖3 山洪災害調(diào)查評價現(xiàn)場采集終端軟件

通過針對山洪災害外業(yè)調(diào)查定制的Hi-Survey軟件，用戶只要通過常規(guī)的RTK碎部采集，無須任何其他知識的培訓，即可完美地進行坐標信息的采集，包含斷面采集、GPS軌跡采集、現(xiàn)場照片采集，如圖4、圖5所示。整體分為4步：

1)連接CORS：進行高精度坐標采集的環(huán)境設置，初次設置后，只需點擊兩個按鈕即可實現(xiàn)。

2)創(chuàng)建項目：初次設置后，只需輸入項目名稱，進行工作數(shù)據(jù)整理即可。

3)坐標及照片采集：可關(guān)聯(lián)800萬像素的照片，并自動將GPS位置信息寫入照片中。

4)數(shù)據(jù)導出：一鍵導出至七兆公司的山洪軟件中。

圖4 軟件工作截圖

圖5 現(xiàn)場通過中海達iHand20(RTK手簿)所拍攝的照片

四、結(jié)束語

高精度坐標是保障安全生產(chǎn)的前提。中海達通過個性化的開發(fā)定制，快速地開發(fā)出一套更能結(jié)合用戶實際作業(yè)環(huán)境及使用習慣的生產(chǎn)工具。通過小微創(chuàng)新，充分發(fā)揮常規(guī)測量工具的潛能，不僅能為用戶提高生產(chǎn)力，更能通過高集成度的解決方案，減少預算開支。

(本專欄由中海達和本刊編輯部共同主辦)