淺析GPS RTK在水利勘測中縱橫斷面測量的應用效果

摘要：隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，科學技術(shù)的進一步提高，水利勘測技術(shù)的不斷進步，GPS RTK在水利勘測中的應用會更加廣闊。本文就GPS RTK的使用原理、優(yōu)勢及其利用GPS RTK在施測縱橫斷面測量的方法進行探討，希望給予有關人士有益的參考。

關鍵詞：控制網(wǎng)；RTK；測量方法

改革開放以來，我國的經(jīng)濟迅速發(fā)展，為科技的進步奠定了物質(zhì)基礎。在時代浪潮下，新的知識不斷在更新，水利勘測技術(shù)也在不斷進步。作為水利勘測史上的一個質(zhì)的飛躍，GPS的產(chǎn)生為水利勘測注入了強大動力。隨著GPS技術(shù)的使用日漸成熟，產(chǎn)生了非常多的使用方法，其中常見的有靜態(tài)測量、動態(tài)測量等多種方法，同時具有極高的精度，有的可以達到cm級或者更高的mm級別。作為一種非常規(guī)的控制測量方法，GPS相對于傳統(tǒng)測量有著無可比擬的優(yōu)勢，具有操作簡單、精度高、速度快等巨大優(yōu)勢。

一、GPS RTK測量理論分析

在測量工作中，利用兩臺或兩臺以上的GPS接收機進行同步觀測，然后對觀測結(jié)構(gòu)進行計算或者處理，能得到非常精密的WPS-84基線向量，把這組向量進行坐標轉(zhuǎn)換等工作，到最后就會得到兩點的坐標，我們稱這種測量方法為靜態(tài)測量。但是，靜態(tài)測量不具有實時性。RTK技術(shù)就可以進行實時測量，作為一種定位技術(shù)，它需要在兩個GPS接收機之間增加一套數(shù)據(jù)鏈，這樣做的目的就是為了把兩個完全獨立的GPS接收器進行連接，形成一個有機統(tǒng)一的整體，基準站利用工作電臺將實時信息傳輸至流動站，這種實時信息包括觀測數(shù)據(jù)與測站數(shù)據(jù)兩種。流動站再將基準站穿來的信號進行初步處理，將處理后的數(shù)據(jù)與流動站本身收集到的數(shù)據(jù)進行對比與計算，就會得到兩站的基線值，再把坐標轉(zhuǎn)換和投影參數(shù)輸入進去，最終得到實時觀測數(shù)據(jù)。綜上所述，實時GPS不再僅僅能夠進行實時的信息傳輸，還能夠進行數(shù)據(jù)的基本處理，處理能力也很強大[1]。

二、GPS RTK系統(tǒng)的測量方法

GPS測量的作業(yè)模式?jīng)Q定了GPS的測量方法，同樣，作業(yè)的方式、最大使用范圍以及對觀測時間的選擇決定了不同的作業(yè)模式。目前，作業(yè)模式通常來講比較常見的是靜態(tài)定位、動態(tài)定位等多種。

目前，GPS靜態(tài)定位主要用于在勘測階段進行時，測繪出帶狀地形地貌圖形。同時，對河流通道、渠道以及公路施測縱橫斷面測量做數(shù)據(jù)上的支持，目前都普遍建設了控制網(wǎng)，能夠進行實時監(jiān)控。并且實時GPS RTK動態(tài)測量定位技術(shù)在勘測階段也得到廣泛的應用。RTK定位技術(shù)有個非常顯著的優(yōu)勢，那就是在保證GPS高精度的測量情況下，還具有實時性。這個優(yōu)勢在地形測量測繪、縱橫斷面的測量工作中十分明顯，RTK定位技術(shù)在其中得到了廣泛的應用[2]。

作為GPS測量技術(shù)發(fā)展史上的里程碑，實時動態(tài)RTK定位技術(shù)在很多領域中發(fā)揮著巨大作用，與其相對的靜態(tài)定位與準動態(tài)定位等定位模式，由于較差的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在很多情況下無法實時的計算出定位數(shù)據(jù)，更無法對觀測以及計算出的數(shù)據(jù)進行檢查與核算，所以數(shù)據(jù)結(jié)果就會造成很大的誤差，難以保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量。同時在實際工作中需要對數(shù)據(jù)結(jié)果進行反復的計算以驗證結(jié)果保證正確率，但是這樣做的結(jié)果就是工作效率低下。實時動態(tài)定位RTK技術(shù)對衛(wèi)星進行連續(xù)不斷的觀察與監(jiān)測，建立了高效的無線通訊系統(tǒng)，對基準點的選擇也是非常高標準、高精度的。通過參考站、基準點與流動站建立起立體的三維坐標，從而提高了觀測的精準度，減少了不必要的工作，從而提高了工作效率。

三、GPS測量的具體應用

目前，在測量領域內(nèi)，GPS具有的高精度與高效率的優(yōu)勢使其得到相當廣泛的應用。隨著GPS實時定位系統(tǒng)技術(shù)的不斷提高，GPS的未來發(fā)展前景廣闊。在水里測繪中，實時GPS RTK能夠勝任非常多的工作。

（一）布設控制系統(tǒng)與RTK測繪

利用GPS建立控制系統(tǒng)，對采集到的數(shù)據(jù)處理后進行平差，能獲取到高精度的坐標，如前文所述，再利用其他措施獲取到三維坐標，利用RTK技術(shù)進行建站工作，最終就能達到不同比例尺的測繪圖要求[3]。利用GPS系統(tǒng)能夠大幅度提高工作效率，節(jié)省非常多的時間。在水利勘測中，由于勘測目標的復雜性，長期以來，勘測工作具有一定的危險性。而采取GPS技術(shù)能夠準確的對復雜水域進行定位與勘測。

（二）河道帶狀圖以及渠道堤壩縱橫斷面測量

鑒于GPS的應用靈活，經(jīng)常使用GPS動態(tài)測量來進行控制工作。這種方法最大的優(yōu)勢在于不需要進行點位之間的通視就能夠獲得即時的測點精度。進行河道監(jiān)測時就可以采取沿線布控，這樣RTK技術(shù)的優(yōu)勢就可以得到發(fā)揮。其中一個重要原因在于RTK能夠經(jīng)過各項技術(shù)的組合應用得到實時的三維坐標，可以將采集對象的點位以及橫斷面上的點位坐標。RTK技術(shù)可以對采集來的數(shù)據(jù)進行存儲與處理，然后錄入進算計進行編碼以及后期處理，就能夠自動繪制出河道或渠道的橫截面的地形圖[4]。通過RTK技術(shù)的應用可以大量減少工作時間，提高工作效率。

（三）GPS在水利勘探中的具體應用

水利勘探中最重要的一點在于準確性，這就需要GPS具有很高的標準。對于其使用人員來說，主要對其以下部分進行操作。

1.在水利區(qū)域找到控制點

水利勘探需要有一定的范圍，這就需要操作人員在水域內(nèi)設置控制點。設置好相應的控制點之后對水域進行排查。同時，勘測人員應該進行相關安全措施的保護，并對GPS進行校對，準備好相關儀器。

2.設置勘查路線

水利勘查人員在經(jīng)過初步的選取控制點之后，根據(jù)測繪目標，與其他工作人員進行協(xié)商，設定好規(guī)劃路線，按照GPS導航系統(tǒng)進行河道的勘測。

3進行存點

GPS有一個很重要的功能那就是能夠?qū)睖y人員所經(jīng)過的點進行存儲。當勘測人員在進行勘測的過程中，要定時進行存點，保證勘測數(shù)據(jù)的正常記錄。由于GPS的缺陷，對于較為隱秘的地區(qū)精度相對較低，所以勘測人員要及時地調(diào)整位置。

4.進行取錄

勘探人員對河流的橫斷面進行勘探時，要進過不同的水域，這就要求勘探人員注意安全之外及時對數(shù)據(jù)進行取錄。需要注意的是，GPS的單點定位時間應該大于四道五分鐘。

5.繪制圖紙

勘探人員在進行實時的勘測之后可以利用計算機技術(shù)對勘測的數(shù)據(jù)進行處理，計算機系統(tǒng)可以自動進行圖形繪制。在進行繪制過程中，勘測人員及時的進行相關數(shù)據(jù)的檢查。

結(jié)語

隨著水利勘測技術(shù)水平的提高，GPS RTK技術(shù)也會不斷得到改進。GPS RTK技術(shù)通過外圍作業(yè)就能夠?qū)拥勒巍⑺畮煺{(diào)研以及灌區(qū)治理等方面發(fā)揮著巨大作用，其不僅能夠滿足勘測對象的精度要求，而且具有傳統(tǒng)勘測技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢。尤其是在一些地質(zhì)條件極為復雜的地區(qū)，GPS RTK技術(shù)的應用使得勘測人員的危險系數(shù)降到最低，而且GPS RTK技術(shù)的操作簡單，使得工作人員能夠熟練的掌握，減少了勘測單位的培訓成本。總之，GPS RTK技術(shù)的應用前景，在可以預見的時期內(nèi)具有巨大的發(fā)展前景。

參考文獻：

[1]劉啟瑞，葉銳，馮可等.GPS-RTK在濱海電廠BOP工程軸線檢查中的應用[J].核動力工程，2011，32（z2）：38-43.

[2]熊春寶，雷禮鋼，黃立人等.GPS-RTK監(jiān)測大范圍地面沉降的試驗研究[J].巖土力學，2006，27（2）：309-312.

[3]余小龍，胡學奎.GPS RTK技術(shù)的優(yōu)缺點及發(fā)展前景[J].測繪通報，2007，（10）：39-41，44.

[4]江曉鵬，熊建華.GPS-RTK測量中坐標轉(zhuǎn)換模型的適用性分析[J].價值工程，2014，（16）：314-315.