GPS—RTK測量技術在水利工程測繪中的應用分析

武藝

摘要：現階段，隨著科學技術的發展，我國水利工程的發展也有了很大的提高。GPS技術誕生于美國，其在水利工程測繪中得到廣泛的應用，該技術具有高精度、操作簡單等優點，為拓寬信息采集與處理功能發揮重要作用。隨著全球經濟的迅速發展，GPS技術的信號得到較好的改善，該技術在全球范圍內的應用越來越廣泛。

關鍵詞：GPS-RTK測量技術；水利工程測繪；應用分析

引言

隨著我國科學技術的快速發展，各種新興技術層出不窮，為我國各個行業的發展提供了巨大的推進力。GPS-RTK測量技術，作為新興技術的一種，為我國水利工程的建設提供了技術支持，尤其在測繪方面起到了重要作用。GPS-RTK技術改變了傳統測繪的方式和程序，主要體現在控制網的部署不再以逐級布網的方式為重，而直接在首級控制之下，部署控制點、采集地，高效完成部署工作，并且提高了測繪結果的精準度，減少誤差。總而言之，GPS-RTK測量技術的出現，提高了我國水利工程測繪水平，為水利工程建設水平的提高提供了技術保障。

1 GPS-RTK技術基本原理的概述

RTK（Real-TimeKinematic）即實時動態差分法，也被稱為實時動態測量技術。其通過載波相位測量及數據傳輸技術，完成工程測繪工作。該技術是GPS技術的一種延伸，是建立在成熟的GPS技術之上的。目前的RTK技術，通常包括流動站接收機、基準站接收機及數據鏈三方面內容，核心在于載波相位技術，其是整個RTK技術的基礎。通過基準點中的接收機，接受衛星所導的測繪數據，并且將所獲得的數據進行收集、統計與分析，之后再通過無線數據傳輸技術將處理完畢的數據傳輸到流動站，最終由流動站將接受的GPS信號進行計算，獲得三維坐標，在這一過程中，所得數據能夠精準到厘米級別，無論是測量效率還是精準度，都大大提升。由此可見，RTK技術對于工程測繪行業的推動效果是不可比擬的。

2 RTK的不足及測量成果的質量控制

2.1受衛星狀況限制

衛星系統位置在美國最好的時間段，其他國家的在某時間段內無法達到良好的衛星覆蓋狀況，極易出現假值的問題。而且對于一些偏遠的山區、森林區及高樓密布區，較差的衛星信號給作業時間帶來不利影響。要想發現假值問題，可以通過應用RTK測量成果質量控制的方式，并通過選擇作業時間的方法解決作業時間受限制的問題。

2.2天空環境影響

GPS-RTK技術的應用效果極易受到天空環境因素的影響，尤其是在白天中午，該時間段的電離層干擾較大，且較少的共用衛星數，常常導致初始化時間長的現象，使測量作業無法順利實施。根據實際情況可知，在11：00之前，15：30之后，RTK測量結果的效率最高，而中午時分是測量效率最低的時間段。因此，在應用GPS-RTK技術時，應選擇合適的測量時間段。

2.3數據傳輸受干擾和限制、作業半徑比標稱距離小的問題

障礙物對RTK數據鏈傳輸的影響較大，比如，高大建筑物、高大山體等，其對高頻信號源的干擾十分嚴重，直接造成測量精度及作業半徑。另外，從實際情況可知，當RTK作業半徑超過一定距離時，測量結果誤差超限，因此RTK的實際作業有效半徑要小于其標稱半徑。對于這一問題的解決，主要是改變基準站布設點，將其布設于測區中央的最高點能取得良好效果。

2.4初始化能力和所需實踐問題

在一些樓群密集的地方，由于GPS的信號較差，實施作業具有一定難度，有時需要進行RTK的重新初始化。對測量作業的效率與精度帶來不利影響。為了解決這一問題，選擇性能較高的RTK機型發揮重要作用，將所需時間短、初始化能力強的RTK機型應用測量中，具有重要的實踐意義。

3 GPS-RTK技術在水利工程測量中的應用

3.1加密控制點的測量

控制點的確定和調整是測量工作中最重要的工作，一般水利工程大多分布在山區及復雜地形中，在這種環境中很難精準確定控制點，給測繪工作帶來了困難，實際工作中廣泛應用全站儀以及三角網的測量法。但是，這種測量方式容易收到外界干擾，并且測量工作量較大。應用RTK技術能夠取得更好的效果，并且操作更加簡便，大幅度減少工作量。

3.2求定測區的轉換參數

這是指主要采用高斯投影方法將觀測的WGS-84坐標轉換為工程施工的自定義坐標或者國家平面坐標。假如相應的水利工程測區有國家坐標系的高等級點，可直接對其進行采納。在采用自定義坐標系過程中，可選擇一個投影面，對加常數或投影橢球高、中央子午線進行重新的定義，從而保證地面網邊長投影的高程基準面與橢球面保持一致，在現場測定和計算出基線的長度、基線兩端點的自定義平面坐標，然后通過隨機軟件求得坐標的轉換參數，在相同測區內，為保證坐標的統一，通常使用相同轉換參數。此后，一定要進行檢查，保證所測長度的變形小于2.5cm/km，已達到和符合相關規范及標準。

3.3施工放樣測量

RTK應用在水利工程的測繪工作中，能夠高效完成施工放樣工作。將水利工程中的已知坐標輸入到數據處理軟件中，對其進行修正。具體而言，是以流動站所在的坐標為基準，利用地形圖對目標點與流動站之間的距離進行確定，進而對目標點的坐標進行修正，完成施工放樣測量工作。

3.4水下地形測量

水下地形測量是水利工程測量難度較大的部分，主要是由于復雜的水下地形給測量作業帶來一定難度，使得測量人員無法看到實際狀況，且較差的水上作業環境加大了測量難度。測量人員一般的采用這幾種方法，即六分儀、三桿分度儀、全站儀配合測深儀，但是這種測量方法具有一定的缺點，比如工作量較大，精度較低，所需人員多等。隨著GPS-RTK技術的良好發展，水下地形測量在水利工程測量的應用取得良好效果，其中有海洋測量軟件、中海達數字單雙頻測深儀等，將這些導航軟件與筆記本連接起來，能保證定位的準確，且能實現GPS與測深儀的數據導入筆記本中，由海洋測量軟件處理生成水下地形圖，為形成軟件繪制水下地形圖奠定基礎。在水下地形測量中應用GPS技術，能夠大大減少工作量，且有助于提升測量精度，另外，水下地形圖為今后建立與管理地理信息系統提供良好條件。

結語

GPS-RTK測量技術改變了當前水利工程測繪工作的格局，提高了測繪工作的效率和精準度，降低了測繪成本，解決了測繪工作中的難題。水利工程的測繪人員要加快掌握RTK技術，從而更加高效地完成測繪工作，不斷提高水利工程的施工水平。

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（作者單位：天津水運工程勘察設計院

天津市水運工程測繪技術企業重點實驗室）