GPSRTK技術在遼寧地區(qū)水利工程測量中的應用

劉 驥

(瓦房店市水利勘測設計有限公司，遼寧 瓦房店 116300)

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GPSRTK技術在遼寧地區(qū)水利工程測量中的應用

劉 驥

(瓦房店市水利勘測設計有限公司，遼寧 瓦房店 116300)

水利工程的基本組成是各種水工建筑物，包括擋水建筑物、泄水建筑物、進水建筑物和輸水建筑物及專門服務于某一功能目標的其它水工建筑物。實時動態(tài)定位系統(GPSRTK)較單主站RTK(RealTimeKinematic)服務范圍加大許多，甚至可增加基準站而無限擴大服務范圍，如何運用此系統加速控制測量作業(yè)及確保精確度為目前重點。文章將對GPSRTK技術在遼寧地區(qū)水利工程測量中的應用進行探討。

GPSRTK技術；遼寧地區(qū)；水利工程；測量

0 引 言

控制測量作業(yè)模式從以往經緯儀測角配合基線邊長條件平差求解，進化到靜態(tài)衛(wèi)星定位測量、單主站RTK實時動態(tài)衛(wèi)星定位測量。GPSRTK測量作業(yè)有操作人力少及施測時間短的優(yōu)勢，為加速控制測量作業(yè)的速度，使用GPSRTK辦理加密控制測量方式亟待推廣。

GPSRTK測量方式有人力、作業(yè)時間的優(yōu)勢，但其精度及作業(yè)方法是否能符合需求，仍有探討空間。GPSRTK系統定位精度，經測試研究平面精度在3cm以內，由于采再現性比較方式，僅能說明其精密度，對于其運用于地籍測量的可用性，仍缺乏相關研究及受限于作業(yè)規(guī)范及法源。

1 水利工程的特點

河道整治、通航、過魚、過木、水力發(fā)電、污水處理等具有特殊功能的水工建筑物，水工建筑物以多種形式組合成不同類型的水利工程。水利工程具有如下特點：

1)種類繁多。各種與水相關的工程均可歸入水利工程，水見的幾種形式。

2)技術復雜。水利工程建設涉及氣象、水文、地質、力學(流體與固體)、機械、電力、自動化、經濟等多種學科、多種專業(yè)、多種技術，是技術含量很高的系統工程。

3)影響面廣。一項大的水利工程不僅通過其建設任務對所在地區(qū)的經濟和社會產生影響。而且對江河、湖泊以及附近地區(qū)的自然面貌、生態(tài)環(huán)境、自然景觀，甚至對區(qū)域氣候都將產生不同程度的影響。這種影響有利有弊。規(guī)劃設計時，必須對這種影響進行充分估計。

2 GPS RTK定位原理

GPSRTK基本原理為多個GPS基準站全天候連續(xù)接收衛(wèi)星資料，經由或其它通訊設備與控制中心連接，控制中心匯整所有基準站接收的觀測資料，產生區(qū)域改正參數資料庫，以計算出任一移動站附近的虛擬主站的虛擬觀測量。在主站構成的基線網內，使用者運用移動站所接收的觀測量，通過GSM系統將NMEA格式資料傳回控制計算中心，經控制中心計算虛擬觀測量后，運用OTF載波相位未定值解算法進行短基線實時動態(tài)定位解算，求解整數周波未定值及移動站Epoch-by-Epoch坐標，再將坐標傳送至移動站[1]。或經控制中心計算虛擬觀測量后，將虛擬主站觀測量以RTCM格式用GSM系統傳輸至移動站，移動站運用本身RTK軔體進行實時動態(tài)定位計算，并儲存坐標于PDA。

隨著基線距離的增長所需的整數周波未定值(IntegerAmbiguity)求解收斂時間也就越久，主因在于二次差分無法有效消除觀測量中的系統誤差影響量，導致定位精度降低和無法正確解算載波相位的整數周波未定值。為克服傳統RTK技術的缺陷，提出RTK技術在RTK技術中線性衰減的單點GPS誤差模型被區(qū)域形的GPS誤差模型(即多個連續(xù)觀測站所組成的GPS用以估計該地區(qū)的GPS誤差模型)所取代，并為該GPS覆蓋地區(qū)RTK用戶提供系統誤差實時內插數據[2]。用戶收到的并不是一個真實主站的觀測資料，而是一個虛擬的主站GPS觀測數據，其觀測數據已加入該區(qū)域經計算后實時內插的系統誤差數據。一般使用端需含有RTK韌體儀器才能進行RTK，不僅提供用戶管理與延伸坐標轉換及大地起伏計算，并節(jié)省使用端的成本及開發(fā)產品的便利性。

3 應用案例分析

遼寧地區(qū)某水庫擬建壩高67.5m，庫容0.8438×108m3，正常蓄水位618m，控制流域面積503km2。壩址區(qū)全部坐落在粉砂巖地區(qū)，具有復雜的剪切帶構造和斷裂構造發(fā)育，同時不同深度發(fā)育有弱風化帶、強風化帶。可行性研究階段共選擇了3個壩址，即上壩址、中壩址和下壩址。

結合GPSRTK技術，對遼寧地區(qū)某水庫樞紐工程場址選擇進行工程地質綜合指數評價。首先，根據該地區(qū)的工程地質資料，制作參與工程地質綜合指數評價的各因子圖層：地形地貌圖、地層巖性分布圖、構造剪切帶圖、水文地質圖、地質災害分布圖、天然建筑材料分布評估圖等[3]。

靜態(tài)測量作業(yè)采相對定位原理，相同時段5個GPS接收儀同步接收衛(wèi)星信息，經內業(yè)下載后轉成RINEX格式以差分方式解算各測站間基線，靜態(tài)測量主要優(yōu)點為基線解數量多檢核條件足夠，且共同衛(wèi)星數達4顆即能解算，透空度要求較不如GPSRTK的要求高。3個不同時段的共同點位，可將各時段基線網合并組成一個自由網分析全網基線質量，再將網形制約于R133檢查其它已知點后不符值后，強制附合于符合規(guī)范較差的已知點坐標，并檢查平差后基線較差以了解成果精度[4]。

依遼寧地區(qū)某水庫樞紐工程分布圖清查已知點位是否存在，清查結果如已知點數理不足，依原坐標改正后實地放樣并配合金屬探測器挖掘已知點，直至已知點分布及數量符合作業(yè)所需，并重制最新已知點分布圖[5]。由于計算過程發(fā)現部分點位有錯誤或誤差過大，致某水庫樞紐工程測量制約條件不足，應盡量再清理已知點，至制約條件符合需求。區(qū)內如有重測時調查所載指界的界址，也可加入作為制約條件，只有質量評估檢查時應更嚴謹。使用單主站RTK(Topcon雙頻)再檢測后，運用重測系統進行三參數轉換，以RTK坐標制約在B79及B319GPSRTK坐標，比較RTK檢測GPSRTK坐標前后的差異性，比較結果B43、B50、S807較差小，B78、B320較差過大應予剔除[6]。

4 結 論

在利用GPSRTK技術對水利工程進行測量時，個別作業(yè)精度及可靠度要求較高時，可通過增加每次施測時間、不同時段施測次數或在比較不同時段施測平均值較差時限縮較差值，以提升精度及可靠度。以本次實驗為例，可檢測不符值高的已知點后，檢測結果再加入重算平均值，以改善或降低不符值，提高精度。

[1]潘建恩.水利水電工程測量中GPSRTK技術的有效運用研究[J].江西建材，2016(16)：142-145.

[2]李旭順.GPSRTK技術在水利工程測繪中的應用分析[J].山東工業(yè)技術，2016(13)：93-95.

[3]吳康.GPSRTK技術在水利工程測量中的應用研究[J].科技與企業(yè)，2014(18)：130-132.

[4]韓其生.GPS-RTK技術在水利工程渠道測量中的應用研究[J].北京農業(yè)，2014(21)：236.

[5]莫家玉.GPS-RTK技術及其在水利工程測量中的應用問題研究[J].科技視界，2015(01)：154-155.

[6]王君華.淺析GPSRTK技術在水利工程測量中的應用[J].內蒙古水利，2015(03)：103-104.

1007-7596(2017)01-0125-02

2016-12-26

劉驥(1971-)，男，遼寧瓦房店人，工程師，研究方向為工程測繪。

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