RTK技術在水上測量中的應用

張建歡++唐波

摘 要：RTK是GPS測量技術中的一種新發展，在水上測量中廣泛應用，本文將結合具體的水上測量工程實例，介紹這種新技術的特點、作業模式以及適用范圍等，同時著重描述了RTK技術在水下地形測量或水上打樁定位中的應用，希望能對類似水上測量工程起借鑒作用。

關鍵詞：RTK技術 水上測量 水下地形測量

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（a）-0041-02

1 水上測量的特點

進行水上測量包括的內容有水下地形測量和水上物體定位導航兩種。總結水上測量的特點主要有以下幾點。

（1）在水上測量過程中需要應用儀器的組合使用，并且需要通過間接測量的方式。

（2）水上測量與陸地測量方式不同，陸地上進行測量可以采用轉點作業的方式，但是在水上測量使用的儀器無法進行固定和架設，特別是在大片是水域中，因此在水上測量工程中，其基準站到流動站單站測量距離通常較遠。

（3）相比于陸地，在水上進行測量，相同精度更能實現，同時實時性要求高。

2 RTK技術在水上測量中的應用

RTK是GPS技術中的一種，主要是通過差分GPS技術進行定位，是一種高效的定位技術，RTK是利用載波相位差技術，實時處理測站載波相位觀測量的差分方法，將基準站采集到的載波相位發送給移動站，進行求差解算坐標。

在水域中進行測量工作，通常是對水下地形的高程進行測量，通過高程的數據可以為設計提供上下地貌圖或斷面圖。在水域的地帶通常較為廣闊，比如近水海域等。在這些水域中如果用傳統的測量方法是很難實現該地區的測量工作。在寬闊的水域中是無法正常進行全站儀的使用的，同時在深水區，棱鏡是無法正常發揮其作用的。因此在這些區域可以使用RTK技術進行測量，這樣不僅節省了時間，同時還保證了測量精度。

2.1 水下地形測量

本工程為某一旅游港口，位于一座山附近，該山四周環水，水域的寬度約有1000 m，同時水深最大的地方可以達到150 m，為了能在這里進行該旅游港口的建設，施工前，采用RTK技術對水下的地形進行測量。本工程的水下地形測量工作主要有以下幾個步驟：

（1）控制網的布設。

RTK技術是采用差分測量方式進行測量時，以數傳電臺作用距離為半徑的，具有相當高的精度，可達到厘米級，因此采用RTK技術所需要布設的點較少。在本工程2 km2的范圍內只需要布設三個控制點即可符合要求。其中一個控制點是作為基準站的架設，而剩下兩個點是用來進行求轉換參數的，起交換的作用。對于這三個已知點的相互關系是否正確，可以用這三個點本事的數據進行求解校核，同時根據這個三個點也可以進行七參數的求解。但是七參數的求解要求控制點具有很合理的分布形式，通常情況下，能夠進行求解七參數的控制點應分別在測區的周邊。控制點在布設時應盡量在需要進行測量的區域囊括在內，這樣通過計算求解得到的參數才能進行測區模型的正確建立。為了檢查高程模型的可靠性，對測區的三個已知點做了四參數相互檢核，其檢核結果如表1所示。從表1中可以知道，將第二組數據作為高程的校核點，對于測區的測量影響最小，而第三組數據則對測區的影響最大。

（2）水下地形施測。

在本工程中采用RTK技術進行測量需要用到兩臺南方9800GPS接收機，一臺數傳電臺，其工作距離可以達到12 km，一臺SDH213D數字測深儀。

①基準站設置。在RTK測量中，對于基準站的布置需要考慮的問題有以下幾點：首先需要考慮基準站的布置環境，因為當GPS的信號經過長距離的傳播之后，達到接收機時該信號已經相對較弱了；同時數傳電臺通常采用的電磁波功率小，頻率高，波長很短，通常其傳播距離的主要影響因素包括地球的曲率半徑、天線高等。因此在進行基準站的布置時，應盡量避開高大建筑物的影響，同時避免各種電磁波的干擾，盡量將發射電臺布置在一定的高度處，這樣可以提高數傳電臺的作用距離。在本工程的測量中，通過綜合考慮，是將基準站布置在導線點I02上。

②求轉換參數。經過GPS測量所得到的數據其坐標形式時采用WGS284坐標，因此在進行RTK測量時，需要對所測量得到的數據進行坐標系的轉換。在本工程測量中，需要將測量結果轉換到當地坐標系中。首先應在I02點處進行基準站的布置，布置完成之后啟動基準站，打開移動站，連接儀器開始進行測量。在有固定解的情況下測得I06和I08的WGS284坐標，并輸入其對應的三個已知點的北京54坐標和投影變換的中央子午線數值。經過這些處理就可以得到坐標系的轉換參數，這樣就可以在本工程的測量中使用這組轉換參數。

③碎部測量。在水域中進行GPS測量，需要應用到其定位和導航的兩種功能，因此需要采用導航儀進行輔助。在水面上進行測量是沒有參照物的，因此，需要按照預先設定好的航線進行測量的。在進行RTK測量時，需要先將移動站導航至測區的待測航線上，并對軟件進行設置，根據具體情況考慮采用時間間隔或者距離間隔的采集方式，并設置好相關間隔，最后通過指揮移動站的方向即可進行RTK固定解數據的采集工作。軟件中會自動對所采集到的坐標和水深數據進行自動保存。

④后處理。采用RTK技術進行測量，通過天線所得到的數據是實時的平面坐標和高程，通過測深儀所得到的數據是實時的水深，在測量記錄這些數據之后，經過簡單的運算即可得到具體點位的平面位置和高程。將這些測量所得到的數據導入成圖軟件之后即可進行編輯，最后可以形成清晰的水下地貌和斷面圖的效果圖。

2.2 水上目標定位

在水上目標定位工作中應用RTK技術，主要是起到打樁貨河道疏浚的作用，為了滿足打樁的精密度要求，需要采用多臺RTK移動站進行同時作業，一般采用2～4臺。在船上根據目標中心的距離，經過精密的計算預先選定幾個點，在多臺移動站布置在船上預先設定好的位置。啟動移動站，移動站將實時盡量這些點的坐標并傳送給主控計算機，在主控計算機中經過一系列的處理之后即可計算出目標點所在位置及偏移量和偏移方向，并將計算所得到的結果傳送給作用平臺控制中心，最后對平臺進行適當的調整，以保證目標點能夠處在正確的位置上。

采用RTK技術在水上進行地質勘察時，應采用RTK對打樁船的具體位置進行實時的定位和控制，在打樁的作用過程中，采用RTK技術可以很好的進行作用船只位置的控制工作。

（1）RTK技術對于船只位置的控制精度可達到厘米級，偏移誤差很小。

（2）測量工作中需要做好儀器的設定工作，其他就基本沒有工作量。

（3）可以完成常規測量方式所不能達到的測量距離。

雖然相對于傳統的測量方式，RTK技術具有一定的優勢，但是在上空有遮擋的測區采用RTK技術，會受到很大的限制，同時在加大作業距離的基礎上，如何提高測量精度也是一個需要考慮的問題。

3 結語

RTK作為GPS技術一種，其通過采取GPS技術進行定位。文章通過結合工程實例，系統地總結了RTK測量的技術特點、作業模式、適用范圍。同時針對RTK在水上測量中的實施情況，而重點討論了其具體的應用技術措施，為類似水上測量工程起借鑒作用。

參考文獻

[1] 孫家兵，陳日明.RTK技術在水上測量中的應用[J].大壩與安全，2013（4）：30-31.

[2] 王風雷，盧清平.GPS-RTK技術在水深測量中的應用[J].山西建筑，2010（7）：28-34.

[3] 沈杰.RTK技術在水下地形測量中的應用[J].科技信息（科學教研），2011（3）：28-34.endprint