GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在內(nèi)河航道測量的應(yīng)用

唐明

對傳統(tǒng)的內(nèi)河航道測量進(jìn)行分析可知，其大都以基于全站儀的三角導(dǎo)線、測距導(dǎo)線測量以及利用交會法進(jìn)行水深測量的方式來完成航道測量工作，在投入大量的人力和物力的同時也難以確保較高的工作效益。GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展有效解決了傳統(tǒng)內(nèi)河航道測量的投入大、效率低問題。因此，本文著重對GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在內(nèi)河航道測量中的應(yīng)用予以探究，旨在為提高內(nèi)河航道測量的工作效率和確保航道測量結(jié)果的準(zhǔn)確性提供參考。

GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)工作原理

GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)，即GPS的載波相位差分技術(shù)，是對兩個測量占的載波相位觀測兩予以測量的一種差分方法。通常，GPS網(wǎng)絡(luò)RTK測量系統(tǒng)由GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以及實施動態(tài)測量的軟件新系統(tǒng)共同構(gòu)成，利用GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)（系統(tǒng)）能夠?qū)y站點在制定坐標(biāo)系當(dāng)中所對應(yīng)的三維定位結(jié)果予以精確獲取，其定位精度大達(dá)到厘米級。GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)工作原理如圖1所示，具體分析如下：在基準(zhǔn)站上安置一臺GPS接收機(jī)，并與載體，即移動站及其基站處安置另一臺或幾臺GPS接收機(jī)使其同時對同一時間、同一GPS衛(wèi)星所發(fā)射的信號予以接收，而后，將基于基準(zhǔn)站測得的觀測值同當(dāng)前已知位置信息予以對比，進(jìn)而獲得GPS的差分改正值。最后，利用無線電數(shù)據(jù)鏈電臺將得到的這一改正值傳至共視衛(wèi)星移動站，實現(xiàn)對GPS觀測值的精化處理，獲得準(zhǔn)確的移動實時位置。

GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在某內(nèi)河航道測量中的實際應(yīng)用

工程概況。某航道始建于2005年，原屬于三級航道，后因其所在地區(qū)發(fā)展需要，以二級航道標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行整治，在整治過程中，需要完成修復(fù)護(hù)岸以及土方疏浚等有關(guān)工作，據(jù)航道整治的負(fù)責(zé)單位統(tǒng)計，本次需要整治的河道里程為69.14km，整治后的河道應(yīng)滿足水深4.0m、駁岸段航道的最小航寬、最小底寬與最小口寬分別為73m、58m和108m，相應(yīng)的航道最小彎曲半徑為536m，且這一航道在整治結(jié)束后，其通航條件將得到顯著改善，且至少能夠承載2000t級的船舶。在測量方面，該航道整治工程需要完成對航道的全程地形測量以及水位觀測和平面控制工作，此外，還包括水深測量等。航道整治負(fù)責(zé)部門以《水運工程測量規(guī)范》為依據(jù)，將測量比例尺定為1：2000，進(jìn)而展開測量。據(jù)航道整治負(fù)責(zé)人透漏，該航道測量的工期為90個工作日，在此期間，需要完成對航道3krn2水域面積的測量和30kmz地形面積的測量。在設(shè)備投入方面，共投入了雙頻GPS接收機(jī)18臺，其標(biāo)稱動、靜態(tài)精分別達(dá)到了10ram+lppm和5mm+lppm，單其中，移動站和基站分別為6臺和3臺，另配有2臺經(jīng)緯儀、3臺筆記本電腦和1臺測深儀。

平面控制測量。在對目標(biāo)航道進(jìn)行整治的過程中，從測區(qū)河道的實際情況出發(fā)，并在對《水運工程測量規(guī)范》和上級部門制定的航道整治標(biāo)準(zhǔn)予以全面考量的基礎(chǔ)上，以D級GPS網(wǎng)作為航道測量中平面控制測量的首級控制網(wǎng)，且以8km為單位間隔在航道兩岸設(shè)置一對D級點，在布置完成后，測區(qū)當(dāng)中共存在D級GPS網(wǎng)3段，對于各D級GPS網(wǎng)交界處的公共邊以聯(lián)測為主，避免重復(fù)測量。

碎部地形測量。選取GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)與全站儀相結(jié)合的方式來開展目標(biāo)航道的碎部地形測量工作，并開展航道地形與水深測量的同步作業(yè)，在各側(cè)段均設(shè)置2組全站儀組和1組RTK組。需要說明的是，目標(biāo)航道因岸堤處并無遮擋，故可由水邊線測至兩岸的大堤頂來完成航道的地形測量，具體測量方法如下：將3臺基準(zhǔn)站分別設(shè)置在屋頂以及水閘頂與航道邊的小山頂處的D級點處，而后，將對移動展行初始化操作，以與其臨近的已知控制點為依據(jù)對高程異常和相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)予以計算，在此基礎(chǔ)上，對碎部點的坐標(biāo)予以測量。需要說明的是，在對碎部點坐標(biāo)進(jìn)行測量時，應(yīng)保證每一碎部點均應(yīng)持續(xù)觀測2min以上，并以手薄機(jī)將觀測到的數(shù)據(jù)予以儲存，隨即繪制草圖。最后，在結(jié)束外部作業(yè)后，以所觀測到的數(shù)據(jù)為依據(jù)，對目標(biāo)航道的地形圖予以繪制。

航道水深測量。將GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)與全站儀結(jié)合，不僅能夠借助電子計算機(jī)完成水深斷面線的設(shè)置工作，而且也為水深點的采集與航道水深測量的成圖提供了較大便利，對于提高航道水深測量的自動化水平具有重要作用。GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的應(yīng)用確保了水上與水深定位的同步性，在確保GPS天線和測深儀換能器處于同一位置的基礎(chǔ)上，有效提高了目標(biāo)航道水深測量的效率與精度。根據(jù)航道整治工作負(fù)責(zé)單位統(tǒng)計，在引入GPS網(wǎng)絡(luò)的RTK技術(shù)后，航道河面的基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)傳播距離已達(dá)到了14.5km，一方面，有效節(jié)約了傳統(tǒng)航道測量過程中因搬運全站儀而浪費的時間；另一方面，也有效減輕了工作人員的勞動強(qiáng)度，即對于一艘測探艇而言，只需配備2人即可，其中，一人駕駛測探艇，另一人操作計算機(jī)開展水深測量工作，從而確保目標(biāo)航道測量的日均水域面積在3.8krn2以上，有效提高了人員的勞動效率。

本文通過對GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的工作原理進(jìn)行分析，進(jìn)而以始建于2005年的某三級航道為例，分別從平面控制測量、跟碎部地形測量和航道水深測量三方面對該航道向二級航道整治過程中GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的應(yīng)用做出了系統(tǒng)探究。研究結(jié)果表明，GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在該航道測量中的應(yīng)用能夠有效提高測量精度和測量效率。未來，應(yīng)進(jìn)一步加大對GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在航道測量中的應(yīng)用力度，為促進(jìn)我國航道事業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展提供可靠的技術(shù)保障。

（作者單位：廣西壯族自治區(qū)南寧航道管理局）endprint