水利工程測量GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用

孟高原

（滄州水利勘測設(shè)計院 河北滄州 061000）

摘要：現(xiàn)今的水利工程測量工作中，應(yīng)用最廣泛的就是GPSRTK技術(shù)，而這種新型測量方式的引入，則使得水利工程測量的準確性、時效性都有了很大的提高。本文作者深入的論述了GPSRTK技術(shù)在實際工作過程中的具體應(yīng)用，闡述了其基本工作原理，并針對其中存在的一些問題進行了深入的論述。

關(guān)鍵詞：GPS RTK；水利工程測量；應(yīng)用；精度

1. GPS RTK基本原理

RTK（Real Time Kinematic）測量技術(shù)其實就是對測量對象進行實時動態(tài)監(jiān)測，要借助載波測量技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的方式來開展工作，這在GPS技術(shù)發(fā)展史上是一個巨大的飛躍，其主要是借助基準站接收機、數(shù)據(jù)鏈和流動站接收機來完成工作的。工作的原理為：在規(guī)定的某個高等級點上安裝一個GPS接收機，以不間斷的對可見衛(wèi)星監(jiān)測，把監(jiān)測收集到的信息都收集起來，并借助無線電傳輸設(shè)施將其發(fā)送至流動站。也就是說，流動站的GPS接收機除了要獲取衛(wèi)星信號，還必須收集無線接收設(shè)備和基準站的數(shù)據(jù)，然后結(jié)合相對定位的方法，來準確的確定流動站的三維坐標。

2. RTK測量的特點

相對于傳統(tǒng)測量學(xué)及GPS常規(guī)測量，RTK 測量主要有以下特點：

（1）定位精度高。RTK測量標稱精度可達到：lcm + 1ppm（平面），2cm + lppm（高程）。

（2）快速提供三維坐標。RTK通過實時處理2s內(nèi)即可測得三維坐標。

（3）無需近距離工作，工作耗時少。RTK測量工作的半徑一般都是15千米，且其自動化水平很高，工作者只需設(shè)置好基準站之后便可以開展流動站工作，衛(wèi)星信號的獲取、數(shù)據(jù)跟蹤監(jiān)測等都是由設(shè)備自動完成的。在1+2工作模式下，兩個測量小組還能夠同步開展工作，更加有效的提高工作效率。

（4）測站之間無需通視，是相互獨立的觀測值，不存在誤差積累傳播。

3. GPS RTK技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用

3.1加密控制點的測量

眾所周知，要進行某項測量首先要做控制測量，由于水利工程多位于偏遠地區(qū)，已知高等級控制點很少，常規(guī)的控制測量方法是測距儀導(dǎo)線和三角網(wǎng)測量，測量精度也會受到諸多因素的影響，大大增加實際工作量，但GPSRTK技術(shù)則能夠很好的解決這一問題，每天至少能夠測量30個加密控制點。

3.2水下地形測量

現(xiàn)今，GPSRTK技術(shù)有了迅猛的發(fā)展進步，這使得水下地形測量技術(shù)也在不斷的普及。工作過程中應(yīng)用頻率較高的技術(shù)有：徠卡GPS530動態(tài)GPS，中海達數(shù)字單（雙）頻測深儀，海洋測量軟件。應(yīng)按照下面的環(huán)節(jié)來進行GPS水下測量工作：①把GPS、測探儀和電腦三項設(shè)備聯(lián)系起來，并使用導(dǎo)航軟件來確定測量船的位置；②規(guī)定測量船的運行方向，將GPS和測探儀所得到的數(shù)據(jù)傳入到電腦中，經(jīng)過海洋測量軟件的處理之后，便能夠得到水下地形圖并得到相應(yīng)的文件，最終便能夠借助南方測繪cass7.0技術(shù)來形成水下地形圖。分析近幾年的測量結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用，大大降低了人員工作量，提高了工作效率，并且所得到的水下地形圖也能夠更好的促進地理信息系統(tǒng)的監(jiān)理，并提高管理工作的水平。

3.3施工放樣測量

使用RTK技術(shù)的放樣法來開展點、直線以及曲線放樣工作，能夠很好的保證施工放樣測量的準確性。將事先設(shè)計好的確定左邊當(dāng)做參考點及目標點，而流動站的位置則可以是修正點，電子屏幕上所表現(xiàn)出的圖形便是目標點所產(chǎn)生的偏移，以此為依據(jù)來知道流動站的運行軌跡，以更好的保證工作精度。

3.4數(shù)字化地形圖測量

RTK技術(shù)的主要優(yōu)勢就是能夠快速定位并獲得準確的坐標位置，因此在很多測量環(huán)境中都能夠用于地形的測量。進行地形點的測量時，一般要保證設(shè)備具有良好的數(shù)據(jù)采集功能，且還需結(jié)合工作現(xiàn)場的實際狀況來進行設(shè)定。對于采集到的各種信息經(jīng)過成圖處理之后，便能夠形成數(shù)字化管道地形圖。地形點的采集一般單人即可完成，能夠很好的控制人力以及物力成本。

3.5利用RTK進行“三防”設(shè)施GIS數(shù)據(jù)的采集

根據(jù)不同GIS平臺要求，RTK 在數(shù)據(jù)采集時可以將“三防”設(shè)施不同的施測點的屬性加進去，對應(yīng)于每個點的三維坐標，再進行一定的數(shù)據(jù)處理，可以生成適應(yīng)GIS平臺數(shù)據(jù)格式要求的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫，并易于修改和完善。

4、RTK的不足及測量成果的質(zhì)量控制

4.1受限因素分析

4.1.1受衛(wèi)星狀況限制

若衛(wèi)星所處的位置對于美國最有利，則有一些國家在某個時間段可能就無法很好的被為性能覆蓋，測量得到的結(jié)果便不會具有很強的可信度。此外，在峽谷、密林深處及城市的摩天大樓之間，衛(wèi)星常常會長時間被遮擋，因此工作效率便會降低，但對測量結(jié)果進行嚴格的質(zhì)量控制工作便能夠很好的處理這一問題，而且可以對作業(yè)時間進行合理的安排。

4.1.2天空環(huán)境影響

在每天的正午時段，電離層對于工作的影響最大，因此需要共用衛(wèi)星，因此無法接受到五顆衛(wèi)星，這便使得初始化要花費很多的時間。工作人員在南寧郊區(qū)進行工作時，專門做過試驗，在同一個位置和地點開展RTK測量工作時，一般會在11點之前或者15點之后，這樣才能夠很好的保證測量的精度，而且可以有效的提高工作的效率。

4.1.3數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標稱距離小的問題

進行RTK數(shù)據(jù)的傳輸時，經(jīng)常會受到山體、建筑物以及高頻信號源的影響，因此在這一期間信號的強度會有所減弱，測量的準確性以及工作半徑也會減小。這一問題在地形起伏大的山區(qū)以及高樓密集的城市中心區(qū)表現(xiàn)的尤為明顯。此外，如果RTK技術(shù)的工作半徑過大，則測量結(jié)果的誤差也會大大增加。因此，必須保證其實際作業(yè)半徑與規(guī)定值相差較大。

4.1.4初始化能力和所需時問問題

若GPS衛(wèi)星信號在工作過程中會受到較多物體的阻礙，便會導(dǎo)致失鎖問題的產(chǎn)生，這便需要對RTK技術(shù)進行頻繁的初始化，但精度以及工作效率都會受到不利作用。因此，最好選擇初始性能強、工作周期短的RTK設(shè)備。

4.1.5高程異常問題

使用RTK技術(shù)進行工作時，一定要保證高程的精確性，可是我國的山區(qū)位置的高程圖卻存在很多問題，一些地區(qū)甚至都沒有高程圖，這一問題的存在使得GPS大地高程轉(zhuǎn)換至海拔高程難度增大，且精度也大打折扣。

4.2RTK測量成果質(zhì)量控制

研究表明，RTK確定整周模糊度的可靠性最高為95 ，RTK 比靜態(tài)GPS還多出一些誤差因素，如數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差等。因此，和GPS靜態(tài)測量相比，RTK測量更容易出錯，必須進行質(zhì)量控制。質(zhì)量控制的方法主要有：

（1）已知點檢核比較法。通常會在布測控制網(wǎng)采用靜態(tài)GPS或全站儀來選擇更多的控制點，并且借助RTK技術(shù)來確定控制點的坐標，以便第一時間發(fā)現(xiàn)問題并予以解決。

（2）重測比較法。在結(jié)束初始化設(shè)置后，一般會對1～2個RTK點以及高精度控制點進行重測。檢查合格后才能夠開展下一步工作。

（3）電臺變頻實時檢測法。使用這一方法開展工作時，測區(qū)內(nèi)至少要有兩個基準站，而且要用不同的頻率來發(fā)送各種數(shù)據(jù)，流動站對這些數(shù)據(jù)進行選擇性處理之后便可以得到2個以上的計算結(jié)果，最終評判工作的質(zhì)量。

在上述的這幾種方法中，已知點檢核比較法的精度最高，且控制點的數(shù)量一般都是固定的，因此要在有控制點的地方進行重測，這樣才能夠更好的保證后續(xù)工作的進行，并為其它各種工作的進行提供有力的支持。

參考文獻：

[1]盧萍.GPS-RTK技術(shù)在水利工程放樣中的應(yīng)用[J].水利電力機械，2016（11）.

[2]趙凱.水利工程測繪中GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2016（23）.