淺析RTK技術在水上測量中的應用

范明華

摘 要：隨著GPS測繪技術的飛速發展，RTK成為發展起來的新趨勢。RTK在水上測量中已經被廣泛運用，相關工程建設會在水下地形圖的基礎上進行施工建設，這些地形資料也是保護水資源、防洪抗汛的重要資料來源。傳統方式相比較，RTK在各方面的優勢明顯，這項技術的工作效率高、測量精度高、檢測范圍廣、操作極簡便，在實際工程項目建設中具有較高的推廣價值。

關鍵詞：RTK技術；水上測量；地形測量

測繪科學技術的重要組成就是地形測量，在相關海道、湖泊測量中，地形測繪構成主要內容，GPS技術掀起了測繪界技術革命式翻越，這項技術集測量精度高、自動化操作、工作效率高于一身，RTK技術的增色，進一步使得傳統測繪技術發生根本性改變，測繪水平不斷達到新的高度。這項技術在一定程度上有利于提升水利服務經濟社會發展的能力，實現水資源的可持續開發、利用以及保護。RTK的成功運用將傳統地形測量階段推向數字化測繪階段，這些集成處理技術簡單、快捷，是先進的測量技術。

1 RTK技術的應用原理與基本思路

RTK技術是GPS技術結合數據傳輸功能中組成部分，負責實時定位的工作，是近些年來在計算機技術、通訊技術的基礎上飛速發展起來的新型實時動態定位的技術。一般情況下分為基準站和流動站兩個部分。基準站會將衛星傳輸的觀測數據連續不斷發射出去，流動站負責接受并處理數據，經初始化信息將被傳輸至控制器內，實時計算載波相位的觀測值以獲得諸如坐標、高程在內的系列指標。常規RTK技術就可以滿足大部分工程項目的測繪要求，能夠達到分米級的定位精度，因而已經被廣泛運用在諸多行業。

RTK技術工作的基本思路是：作為已知點將某一臺GPS接收機安裝在相應點位作為測量的基準點，GPS將追蹤一定高度截止角范圍視場內所有可見衛星，這樣可以做到簡易地與未知點上流動站接收機的同步觀測，在熟悉的空間相關性的基礎上，基準站給出已知坐標點數據，就可以計算出坐標改正數，其次，根據通訊網絡技術將系列改正數傳輸給流動用戶，流動機又會不斷進行位置修正得到真實位置訊息，實現實時定位工作。這種技術將GPS技術與數據傳輸技術緊密結合起來，實時進行數據處理得到高精度位置信息。

2 水上測量的具體情況

水上測量與陸地測量具有很大的差異，幾乎沒有水準尺，移動臺跑點等相關概念，水上測量是一項針對水上工程施工的手段、監測環節，在許多行業都有水上測量的組成。[1]水上測量的常規測量工作通常會遠離海岸，基本與作業船打交道，幾乎用不上常規的全站儀、水準儀等儀器。傳統的水上測量技術是依靠無線電的雙曲線定位體系進行定位的，隨后發展成為微波定位。近些年來，GPS技術愈來愈普及，提升了測量導航軟件在功能、規模上的性能，水上測量的定位、導航和測量技術進一步向著自動化、智能化和集控化發展。

水上測量分為水下地形測量和水上物體定位兩類，水上測量在水深測量上的運用主要有海圖測繪、水文測繪、航道測繪以及水庫測繪等內容，這些工作的內容就是進行測量水深、了解潮汐變化等現象的過程，GPS等探測儀可進行數據處理和地形圖片編制；水上定位測量主要應用于航道疏浚、海底石油勘探、填海施工和海底鉆探爆破等工程。

水上測量具有如下特點：首先，水上測量所使用的測量儀器均會進行組合使用，一般通過間接測量的方式進行工作；其次，陸地上測量一般可采用轉點作業的方法，但是由于水上測量的儀器的架設往往不能實現固定，導致拉大了基準站與流動站單站的測量距離，這種情況經常發生在廣闊水域中。

現代水上測量技術的應用系統對軟件、硬件的要求都很高。[2]軟件要求是達到可以進行大比例尺水深、海洋綜合勘探的測量，與此同時可以對大規模數據進行處理，在功能上、技術上的測量標準達到一定水平。

3 RTK技術在水上測量中的應用

通常情況下為設計地形圖所進行的測量工作，無法實現全站儀的正常使用，但是RTK技術不僅在測量上節省了大量時間，還在一定程度上保障了測量數據的準確性。

3.1 水下地形測量

首先，根據實際情況布設制定控制網的位置，RTK技術通過差分技術分析實施測量，此時在數據傳輸系統的作用范圍內達到相當的準確度與精度，通常情況下此技術并不需要鋪設較多已知點。例如在2平方公里范圍內三個控制點就能達到預期標準，某一點作基準站的架設位置、其余兩點進行轉化參數的求算，通過校核就能復核相互關系是否準確，此外三個控制點如若分布在測量區域的周邊位置就可用于求解七參數。控制點的架設位置的選擇應該盡量集中在測量能達到的區域內，保障轉換參數的順利測繪。

其次，進行水下地形的全過程測量，此過程需要接收機、數據傳輸機和探測儀的組合使用：第一，確認準基站的位置，在考慮布設環境的基礎上，考慮GPS的傳輸信號經過傳輸是否能達到接收機所在的位置、數據傳輸機作用時被影響的環境因素，發射臺盡量布設至一定高度；第二，采用RTK技術測量時，GPS測量得到了相關坐標數據，就能對相關坐標系進行轉換，得到轉換參數，當基準站開始工作后，相關連接儀器的測量工作也會隨之開始，將已知點的坐標數據進行輸入得到轉換參數；第三，在水域環境中導航儀器輔助GPS的測量工作，由于水面上不存在參照物，只能根據事先準備的工作線進行操作，采用RTK技術在測量區域內設置相關功能；第四，RTK技術的后續工作就是測探儀將傳輸得到的數據進行運算處理，這些實時監測的水深經過運算就可以得出相應位置的高程。成圖軟件就可以集中這些位點的高程數據，進而編輯出水下地形圖。[3]

3.2 水上目標定位

在河道疏浚工程作業中，運用RTK技術可以起到打樁疏浚作用，施工人員根據實際情況選用多臺RTK移動站同時開始投入工作，通常考慮預算等情況、盡量達到打樁精密度要求的基礎上會選用2～4臺機器。在施工前會通過精密計算得出一些預選的已知點，考慮與目標中心的距離將移動站移動至相關位點，開啟機器就可以將移動站監測的實時數據進行傳輸，通訊網絡中心就可以處理目標位置的偏移量，隨后處理后的結果傳輸給終端控制中心，經過相應修正、復核，儲存目標精確地位置坐標。

RTK可以實時定位打樁點位，在展開水上定位的操作時，RTK技術顯現出許多優點：其一，偏移量只有很小的誤差，一般可將工作船只的位置控制在精度為厘米級的范圍內；其二，施工過程中的操作量很小，工作輕松，只需要事先設置好相關機器設備；其三，與傳統測量相比較，測量距離大大提升。

4 結束語

采用RTK技術，勘探速度、工作效率大大提高，同時勘測精度得到明顯提升，不斷拓寬了GPS技術的應用行業與領域，為水利工程的測量工作奠定了堅實的基礎條件。在進行水上測量時，RTK技術克服了傳統技術棘手的問題，減輕了操作人員的工作量，測量數據實現了實時傳輸。雖然RTK技術尚處于初步運用階段，但是RTK技術在技術模式、適用范圍上有著極大的優勢，在今后的技術發展熱潮中肯定能得到更廣泛的運用與推廣。

參考文獻

[1]張建歡，唐波.RTK技術在水上測量中的應用[J].科技資訊，

2014，07：41-43.

[2]何龍云，李明戟.北斗RTK技術在水利工程測量中的應用[J].吉林水利，2013，02：39-42.

[3]黃毅.GPS-RTK測量技術在水文測量中的應用[J].氣象水文海洋儀器，2013，03：53-55-60.