GPS RTK定位系統在水利工程測量工作中的應用

摘要：近年來我國科技發展水平不斷提升，國家逐漸注重水利工程建設。但是由于我國水利工程建設通常選址在偏遠的地區，不能布置太多的高等級的測控點，從而阻礙了水利工程測量工作的順利進行。本文主要就GPS RTK技術組成和測量進行簡單的介紹，并對GPS RTK技術在水利工程測量中的使用進行深入研究。

關鍵詞：GPSRT定位系統;水利工程;測量

RTK（realtin ekinem atic）技術又稱載波相位動態實時差分技術，是建立在實時處理兩個測站的載波相位基礎上的技術。它能夠實時地提供測量點在指定坐標系中的三維坐標，并達到cm級精度要求。RTK測量系統一般由以下三部分組成：1）GPS接收設備。2）數據傳輸設備：即數據鏈，是實現實時動態測量的關鍵性設備。3）軟件解算系統：對于保障實時動態測量結果的精確性與可靠勝，具有決定性作用。R TK定位技術的作業原理是將基準站采集的GPS衛星載波相位觀測量通過調制解調器進行編碼和調試，經電臺數據鏈發射出去。而移動站在對GPS衛星進行觀測并采集載波相位觀測量的同時，也接收來自基準站的電臺信號。移動站通過解調得到基準站的載波相位觀測量，再利用OTF技術對由基準站和移動站采集的載波相位觀測量所確定的差分改正數動態求解整周模糊度。在整周未知數解固定后，即對每個歷元進行實時處理。只要能保證1顆以上衛星相位觀測值的跟蹤和必要的衛星幾何圖形，移動站可根據給定的轉換參數進行坐標系統的轉換，從而實時給出cm級的定位結果。

1 GPS RTK系統的組成與測量特點

GPS RTK全球定位系統是由空間衛星群和地面監控系統兩大部分組成，除此之外，測量用戶還應有衛星接收設備。GPS全球定位系統的測量有以下特點：

1）測站之間無需通視。GPSRTK測量要求測站上空開闊，測站之間無需通視，這一特點使測站點的選擇更為靈活

2）定位精度高。一般雙頻GPS接收機基線解精度為5m m+lx10- 6，面紅外儀標稱精度為5mm+5x10-6，兩儀器測量精度相當，但是隨養測距的增長，GPS的測量精度優于紅外儀的。

3）觀測時間短。用GPS布設控制網，觀測時間短，每個測站上用30～40min測量;如果采用快速靜態定位，則觀測時間更短

4）提供三維坐標。GPS測量在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確地測定觀測站的大地高程

5）操作簡便。GPS自動化程度高，操作簡便

6）全天候作業

GPS觀測可全天候測量，天氣變化對GPS測量的影響不大。

2 GPS RTK技術的應用

2.1控制測量中的應用

常規控制測量通常采用導線測量或三角測量的方法，都是先布設控制點，在高等級控制網點上加密次點，如果用全站儀進行施測，測站點之間必須兩兩通視，在布設較大的控制網時，測量任務非常繁重，尤其在地形復雜區域有時對測量人員的人身安全造成威脅，且費時費力且測量成果的精度，必須在內業計算完成后才能知道，如有成果不合格，需要測量人員返工重測;而用GPS靜態像對定位測量時，測站點之間無需通視，且測量得到的控制點的坐標數據精度較高，但GPS靜態相對定位系統測量的數據成果的精度同樣需要數據處理完成后才能知道，若數據處理結果表明數據精度不符合要求，同樣要返工測量，但是R TK技術的出現解決了這一難題，控制測量的定位結果和定位精度都是實時獲取的，大大提高了作業效率。

2.2GPSRTK在地形測圖測量中的應用

1）定位的精度和可靠性。在系統設置完成后開始測量之前，要先進行檢核測量，目的是檢查以基站設置的止確性，確保測量成果的可靠性。常用的測量檢核方法是通過測量己知點坐標數據與己知的坐標值進行比較，來檢核基站設置的準確性，發現錯誤及時糾正改錯。事實證明，這種方法可靠性較高。還可以通過儀器重新，重測己經測量過的RTK點數據進行比較的方法來檢驗

2）圖根控制測量。在地形情況'較為復雜的建筑密集區、因遮擋嚴重，常規測量手段難以施展，可以用GPS測量方法選擇地勢相對開闊的區域布設控制網點，在信號不受影響的地區布設圖根點，為全站儀測圖提供便利。因測圖及檢核的需要，一般選擇3個相互通視的圖根點作為1個點組，作為測圖和檢核測量用點。測量時，將安置有流動站天線的對中桿對中到圖根點上，并各對中桿上的氣泡調整居中，打開主機電源及手簿，待出現固定解時自動記錄測量結果，外業測量結束后，將結果導入計算機制做圖根控制點成果表。

3）碎部點測量。碎部點測量，直接用連接流動站天線的對中桿測量碎布點即可。RTK在空曠的區域測量速度較快，一般幾秒鐘即可完成1個點的測量工作，用RTK直接采集特征點數據，將R TK采集的數據導入成圖軟件。由于所有測量點均為高程點，所以測圖時要畫草圖，數據與碎部點序號對應記錄。內業時，先把測量數據進行格式轉換，換成數字成圖軟件所需文件格式，然后，在軟件中，根據草圖用相應的線型或符號處理采集的地物點，為了成圖的方便，最好按地物分類測量，先按順序把它一個地物測完整后再測別的地物，這樣便于畫草圖繪制，方便內業編輯。對于一些點狀地物，如電信桿，測量時沿線路走向，緊貼電桿前后測量，采集兩點坐標，內業時取兩點連線中點或作為電桿的實際位置。用RTK直接進行地物及地形點測量，在開闊地效果好，但在其他區域就有局限性，如建筑物密集區進行屋角坐標測量，以及地形起伏較大的山區或森林地區，GPS衛星信不易接收，RTK數據傳輸干擾大，測量費時長，作業精度較差和速度較慢，因此這些地區，一般用R TK在稍開闊信號較好的地方測一些圖根點，再用全站儀進行碎部測量，成圖速度。

2.3 RTK在地形測量中的應用

地形測量農田水利工程許多需要現場選址，施測小片地形，現場選址需要根據高程坐標等數據進行參考來確定位置。RTK快速定位和實時得到坐標的特點較好的滿足現場定線、選址，更好的提供高精度的數據資料。RTK進行地形測量避免了連續搬站的累積誤差，需要的測量人員較少，即保證了碎部點的點位精度，又提高了工作效率。

2.4 RTK在縱橫斷面測量中的應用

水利工程測量在勘測階段需要進行大量的縱、橫斷面測量，常規用剛尺配合經緯儀的測量方法測量，一個斷面需要4組人員，即一個觀測組（4點），一個選點組前（前點），一個鋼尺組由經緯儀指導完成斷面中間點樁號的測定，然后還得上一個水準組測定中間點高程，對測線較長、精度要求高的斷面測量，有時還得上等級水準進行高程控制，作業效率十分低下。近幾年，用全站儀進行斷面測量，雖然作業效率有很大提高，但受通視條件限制，尤其是在山區測量也還有很大的局限性，現在用RTK進行斷面測量，只需要一個人守基站，另外一個人由設計人員配合，用流動站連選點帶中間點測量，帶端點控制一次性就過了，省時省力，極大降低了測量人員的勞動強度，而且精度有保障，作業效率高。

2.5施工放樣常規的全站儀放樣要求通視情況良好的條件，且需要2-3個人員進行操作。全站儀放樣是方向和距離的放樣，設定好方向后在這個方向上前后移動。而RTK放樣直接就是放樣坐標，手簿上顯示距目標點的距離。RTK還可以進行直線和曲線的放樣，對一條直線上沒有坐標的位置可以進行放樣。這在拆遷放樣中起到十分重要的作用。在房屋拆遷時，通視困難，而且經常需要在拆遷線與建筑物交叉點添加放樣點，這時利用RTK放樣直線就可以解決這個問題。

3結語

GPS RTK技術在測量中有其明顯的優勢，但也有其不足。如何在保證成果精度的前提下提高工作效率，將是一個永遠的論題。RTK技術的發展，如雙星系統、VRS等，正在改善RTK定位的距離和質量，減少初始化時間，增強其可靠性和抗干擾能力。完善的RTK技術將會更好的服務于測量事業。

參考文獻：

[1] 趙菲. GPS在水利工程測量中的應用特點[J]. 科技傳播，2014，08：147-151.

[2] 李安康. GPS RTK技術在水利工程測量中的應用探析[J] 黑龍江水利科技，2014，06：183-184.

[3] 范會平. GPS RTK技術在水利工程測量中的應用[J]. 價值工程，2014，08：101-102.

[4] 韓俊義. GPS RTK定位系統在水利工程測量工作中的應用[J]. 科技風，2015，01：174