測繪技術(shù)在南寧中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)測量中的應用

潘成旭

（南寧市水文水資源局，南寧 530001）

測繪技術(shù)在南寧中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)測量中的應用

潘成旭

（南寧市水文水資源局，南寧 530001）

結(jié)合南寧市中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設水文站點測量工作實踐，介紹了Google Earth、RTK以及CORS平臺的實際應用，包括測站圖上定位、站點考證輔助測量、地形圖測繪以及水準點聯(lián)測等，其成果可供中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)測量工作者參考。

中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)；測量；測繪技術(shù)；應用

1 南寧市中小河流概況

南寧市中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)主要包括馬山、雙橋、丁當、保蓋、新江等15處水文站，四塘、定珠、那馬等10處水位站以及延河、那沙、合江等102處雨量站。歷經(jīng)4年時間，南寧市中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)完成了水文站、水位站及雨量站的建設，填補了中小河流站點空白，形成較為完善站網(wǎng)體系。

中小河流站點建成后，需要及時對站點進行國家水準聯(lián)測，對測站基本情況進行考證，完成測站的流域面積、河長、測驗河段、地形、大斷面等基本資料收集，才能使站點在流域資料收集、洪水預警預報中充分發(fā)揮作用，并為中小河流治理提供可靠資料，為防洪提供及時、準確的決策依據(jù)。因此，中小河流站點測量任務艱巨而又緊急，而中小河流站點具有站點多、站點分散、位置偏遠、遠離國家水準點網(wǎng)及GPS網(wǎng)等特點，需要掌握和使用一些現(xiàn)代測繪技術(shù)方能又好又快地完成各項測量工作。

2 測站基本屬性測量

2.1 Google Earth軟件

Google Earth（以下簡稱GE）是一款Google公司開發(fā)的虛擬地球儀軟件，它把影像、航空影像和GIS整合在一個虛擬地球的三維模型上。用戶們可以通過一個下載到自己電腦上的客戶端軟件，免費瀏覽全球各地的高清晰度衛(wèi)星圖片。GE能提供3年前軍用級水平的三維地圖和匹配真實地球物理信息的高精度畫圖，廣西許多大城市、風景區(qū)、建筑物區(qū)域提供分辨率為0.61/0.5m的高精度影像。

2.2 站點定位

測站建成后，可采用手持GPS到各個測站進行經(jīng)緯度現(xiàn)場快速采集，采集到的數(shù)據(jù)精度能滿足站點定位需要。將數(shù)據(jù)導出到電子表格后，使用“KML生成查看工具”（直接從網(wǎng)上下載）可以方便快捷的將站點批量展到GE當中（見圖1）。

2.3 測站考證輔助測量

在測站考證工作中，需要測量測站集水面積，測站至河口長度等。站點展到GE后，采用GE進行輔助測量，能起到事半功倍的效果。比如計算測站的集水面積，只需添加“多邊形”工具，選擇好面單位，就十分方便得到面積；計算測站至河口的長度，只需要添加“路徑”工具，點擊“度量單位”菜單，在軟件上沿河道走向中間線一路點擊，便可實時顯示河段的長度（見圖2）。

3 測站地形測量

3.1 RTK技術(shù)簡介

RTK技術(shù)（Real Time Kinematic，RTK）又稱為載波相位差分技術(shù)，是建立在實時處理兩個測站的載波相位基礎上的，它能實時提供觀測點的三維坐標，達到厘米級的高精度。差分原理是由參考站通過數(shù)據(jù)鏈實時將其載波觀測量及參考站坐標信息一同傳送給用戶站。用戶站通過接收機接收GPS衛(wèi)星的載波相位，同時通過無線電接收設備接收參考站傳送的信息，根據(jù)相對定位原理組成相位差分觀測值進行處理，實時以厘米級的精度給出用戶站三維坐標。

圖1 南寧中小河流站點分布圖

圖2 馬山水文站至河口長度測量示意圖

3.2 RTK在地形測量及斷面測量中的應用

根據(jù)《水文測量規(guī)范》（SL58—2014），水文測站的地形應在建站初期進行，RTK作業(yè)前應收集下列資料：①測區(qū)的控制點成果及衛(wèi)星定位測量資料；②測區(qū)的坐標系統(tǒng)和高程基準參數(shù)，包括參考橢球參數(shù)，中央子午線經(jīng)度，縱、橫坐標的加常數(shù)，投影面正常高等；③衛(wèi)星坐標系與所測坐標系兩者的坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系。

在中小河流站點地形測量工作中，通常由1臺基準站、1臺或多臺移動站、通訊電臺組成。在電臺作業(yè)模式下，將基準站架在開闊無電磁干擾的高地上，連接好電臺和天線，設置好GPS主機工作模式，打開手簿軟件、連接基準站、新建項目、設置坐標系統(tǒng)參數(shù)、設置好基準站，使基準站發(fā)射差分信號。連接移動站、設置移動站，使移動站接收到基準站的差分數(shù)據(jù)，并達到窄帶固定解。通過采集測站水準點的原始坐標，求解坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)，RTK測出的原始坐標會自動轉(zhuǎn)換成當?shù)刈鴺?，即可快速采集地形點的坐標及高程數(shù)據(jù)。采集到的信息可以根據(jù)需要到導出成不同格式，經(jīng)過南方Cass等軟件成圖處理，生成數(shù)字化地形圖（見圖3）。

在水文站斷面測量中，水邊線以上部分可直接采用RTK方式測量，水道部分可采用RTK結(jié)合測深桿或測深儀來測量。

圖3 丁當水文站地形測量成果圖

4 水準點高程測量

4.1 靜態(tài)GPS與CORS技術(shù)

GPS靜態(tài)測量是GPS接收機定位測量的。在GPS靜態(tài)測量時，GPS接收機的天線在整個觀測位置是靜止的，在數(shù)據(jù)處理時，將接收機天線的位置不隨時間轉(zhuǎn)變的量接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的變化來求得待定點的坐標。在測量中，GPS靜態(tài)測量的觀測方是多臺接收機在不同的測站上靜止同步觀測，時間由40分鐘到十幾小時不等。

連續(xù)運行參考站系統(tǒng)（Continuously OperatingReference System，簡稱CORS）可以定義為一個或若干個固定的、連續(xù)運行的GPS參考站，利用現(xiàn)代計算機、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)（LAN／WAN）技術(shù)組成的網(wǎng)絡，實時地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動地提供經(jīng)過檢驗的不同類型的GPS觀測值（載波相位，偽距）、各種改正數(shù)、狀態(tài)信息以及其他有關(guān)GPS服務項目的系統(tǒng)。CORS主要由以下幾個子系統(tǒng)構(gòu)成：控制中心、固定參考站、數(shù)據(jù)通訊和用戶部分。CORS是網(wǎng)絡RTK技術(shù)和GPS主板技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，它的產(chǎn)生彌補了一些傳統(tǒng)RTK的不足，促進了GPS在測量和其他領(lǐng)域的應用。

4.2 CORS技術(shù)在中小河流水準聯(lián)測中的應用

CORS技術(shù)在中小河流站點水準點高程測量的一般程序：

（1）選點。水文站通常埋設有3個基本水準點，選擇其中1點，要求點位周邊視野開闊，高度角15°以上不能有成片的障礙物（建筑物、樹木等），200m內(nèi)無大功率無線電發(fā)射源，50m內(nèi)無高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道。如果3個基本水準點均不滿足要求，可以設立臨時固定點，用三等水準引測至基本水準點；

（2）擺站。在水準點上架設儀器，嚴格對中、整平、量取GPS天線高。天線高在測量前、測量后各量取一次，讀數(shù)精確至1mm，較差應≤3mm，當較差小于3mm，取中數(shù)使用，否則應重新架設儀器；

（3）測量。記錄站名、點名、儀器型號及機身編號、天線高等信息。填寫GPS測量觀測手簿記錄表。開機進行“基準站”、“移動臺”、“靜態(tài)”工作模式選擇，選擇“靜態(tài)”模式，儀器自動鎖定衛(wèi)星后開始靜態(tài)采集數(shù)據(jù)。記錄開始觀測時間，測量完成后關(guān)機，記錄關(guān)機時間。根據(jù)《水文測量規(guī)范》（SL58—2014），單點定位觀測時間不宜少于30min；

（4）數(shù)據(jù)成果處理。例如：中海達V30導入原始數(shù)據(jù)：①打開HGO軟件、新建項目后選擇中海達原始數(shù)據(jù)文件即可導入；②修改點名及天線高：選中剛導入的數(shù)據(jù)，右鍵選修改屬性，修改站點點名，保存。選天線，修改量高，保存并關(guān)閉屬性對話框；③轉(zhuǎn)Rinex格式：選中數(shù)據(jù)，右鍵選“轉(zhuǎn)換為Rinex文件”，轉(zhuǎn)換后會生成3個文件——修改Rinex格式文件名；④利用高精度基線結(jié)算軟件進行長距離基線解算，將測量GPS基線網(wǎng)長、短基線的聯(lián)合數(shù)據(jù)進行處理，在WGS84坐標系下進行二維和三維約束平差技術(shù)得出待測點的大地高，經(jīng)過大地水準面精化模型轉(zhuǎn)換得到1985國家高程基準高程（見表1）。

5 結(jié)語

將GE技術(shù)、GPS RTK以及CORS用于中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)的測量工作中，不受天氣、通視和距離等條件限制，內(nèi)外測量一體化作業(yè)，自動化獲取和處理數(shù)據(jù)，大大提高了工作效率，降低了工作強度，解決了中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)測量工作強度大，時間緊迫，水文工作人少事多等問題，確保中小河流站點發(fā)揮作用，提高中小河流的水文信息采集、傳輸和洪水預警預報能力。

（責任編輯：周 群）

Application of surveying and mapping technology in hydrological monitoring measurement of middle and small rivers in Nanning City

PAN Cheng-xu
（Hydrology and Water Resources Bureau of Nanning,Nanning 530001,China）

Combined with the monitoring measurement practice of hydrological stations on the middle and small rivers in Nanning City,an introduction was made on the application of Google Earth,RTK and CORS platform,including measuring station positioning on a map,site research aided measurement,surveying and mapping of topographic map,joint measurement of leveling points etc.

Hydrological monitoring measurement of middle and small rivers;survey；surveying and mapping；technology;application

P208；P332；TP274

B

1003-1510（2016）04-001-03

2016-01-09

潘成旭（1981-），男，廣西南寧人，南寧市水文水資源局工程師，學士，從事水文規(guī)劃計劃及水情預報工作。