GPS RTK和全站儀在上海水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

【摘要】本文以上海南匯東灘區(qū)域?yàn)槔U述GPS RTK、全站儀和測(cè)深儀等設(shè)備技術(shù)在該地區(qū)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用探索和實(shí)踐，利用采用上海市測(cè)繪院建立的上海虛擬參考站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（即VRS系統(tǒng)），通過(guò)對(duì)水深、地形的測(cè)量，掌握潮間帶高程特征及沿線一定范圍陸域的地形情況，以滿足水土保持的監(jiān)測(cè)需要。研究成果可為相關(guān)應(yīng)用與研究提供參考。

【關(guān)鍵詞】水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè);GPS RTK技術(shù);水土保持;潮間帶測(cè)量;上海南匯東灘區(qū)域

上海的地理位置，有很大一部分是處在長(zhǎng)江三角洲的這個(gè)平原之上，土壤的構(gòu)成都是半水成與水成類型的土壤占主導(dǎo)。由于水系比較豐富，在西南的部位可以看見(jiàn)一些小的丘陵，所有的海拔平均的高度是四米，由于地基還是很固定的，降水也很充足，雨水多的季節(jié)分布得比較均衡，而且在降雨的強(qiáng)度方面，一般都是中型及小型的降水，植物生長(zhǎng)的環(huán)境比較好。所以，在上海所出現(xiàn)的水土方面的流失，以水力方面的腐蝕占主要部分，由于水土方面的嚴(yán)重流失，使得水環(huán)境越來(lái)越惡化，對(duì)于航運(yùn)方面也很不利。

本文以上海南匯東灘區(qū)域?yàn)槔U述GPS RTK、全站儀和測(cè)深儀等設(shè)備技術(shù)在水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用探索和實(shí)踐。通過(guò)對(duì)水深、地形的測(cè)量，掌握潮間帶高程特征及沿線一定范圍陸域的地形情況，以滿足水土保持的監(jiān)測(cè)需要。

1、平面和高程控制測(cè)量

1.1 平面控制測(cè)量

測(cè)前收集了上海市測(cè)繪院在工程區(qū)域附近2個(gè)四等GPS點(diǎn)作為控制點(diǎn)。平面控制系統(tǒng)為上海平面坐標(biāo)系統(tǒng)，高斯投影，3°分帶，中央子午線為121°28'。平面控制點(diǎn)使用網(wǎng)絡(luò)GPS RTK 測(cè)量，鏈接SHCORS基準(zhǔn)站，RTK流動(dòng)站手簿內(nèi)置測(cè)區(qū)平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換七參數(shù)。為驗(yàn)證平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)與平面控制點(diǎn)的精度，校核上海市測(cè)繪院GPS控制點(diǎn)2個(gè)（G3561、G4133），平面坐標(biāo)較差小于限值，以滿足GPS RTK觀測(cè)作業(yè)及點(diǎn)位平面定位精度滿足規(guī)范及本項(xiàng)目平面控制精度要求。GPS RTK流動(dòng)站在使用前進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和檢查，正確設(shè)置天線高、數(shù)據(jù)單位、尺度因子、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和高程異常模型等參數(shù)。平面控制點(diǎn)及高程點(diǎn)觀測(cè)值與已知值對(duì)比表見(jiàn)表1：

1.2 高程控制測(cè)量

1）高程控制系統(tǒng)為吳淞高程系。

2）基本高程控制測(cè)量

基本高程控制等級(jí)為四等幾何水準(zhǔn)測(cè)量。

3）水準(zhǔn)測(cè)量采用數(shù)字水準(zhǔn)儀、2米條碼水準(zhǔn)尺，按后-后-前-前順序觀測(cè)。水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)作業(yè)保證上表各項(xiàng)限差指標(biāo)要求。

2、潮間帶測(cè)量

在這次的測(cè)量當(dāng)中，主要的范圍是潮間地帶，所涉及的范圍在5KM之內(nèi)，潮間這個(gè)概念所說(shuō)的就是漲潮的時(shí)候，所處的最高的潮位與最低的潮位，這兩者之間的海岸的區(qū)域，這個(gè)范圍也是是海生物豐富聚集的區(qū)域，也是容易形成水土流失的地方。本次測(cè)量采用斷面法，斷面間距為100m。

2.1 采用基準(zhǔn)

坐標(biāo)系統(tǒng)采用上海平面坐標(biāo)系統(tǒng);高程系統(tǒng)采用吳淞高程系（2016年）。

2.2 水深測(cè)量

對(duì)水的深度進(jìn)行測(cè)量所運(yùn)用的測(cè)深儀，分辨率：0.01m，測(cè)深精確度為：±1cm±0.1%D（D是水深值）;GPS的定位精確度平面為：±（8+1×10-6D）mm。

2.3 水位觀測(cè)

水位觀測(cè)采用上海市測(cè)繪院建立的上海虛擬參考站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（即VRS系統(tǒng)），其模型精度為±5cm，能夠滿足河道圖根控制和碎部測(cè)量的要求。

2.4 資料處理

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的資料進(jìn)行平面粗差和水深粗差檢查，對(duì)一條直線上明顯偏離的平面坐標(biāo)點(diǎn)和水深數(shù)據(jù)跳變數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除處理，將所有的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)處理軟件，按照1m的間隔進(jìn)行斷面數(shù)據(jù)篩選，對(duì)明顯有起伏變化的地方加密數(shù)據(jù)點(diǎn)，并利用南方CASS軟件生成斷面圖，選取海塘大堤頂部作為起點(diǎn)，斷面圖嚴(yán)格按照規(guī)范，橫向比例尺1：500，縱向比例尺1：100，測(cè)點(diǎn)間隔為5m。

3、陸域地形測(cè)量

3.1 GPS RTK測(cè)量

陸上斷面（潮間帶測(cè)量斷面在海塘大堤上的延伸）布設(shè)、數(shù)量與水上測(cè)量斷面相同，內(nèi)容包括海塘大堤頂以及大堤和潮間帶之間的蘆葦區(qū)域。按照設(shè)計(jì)布設(shè)的斷面線，從蘆潮港碼頭開(kāi)始，以西為負(fù)，以東為正，每隔100m布置一個(gè)斷面，按照GPS手簿導(dǎo)航屏幕指示控制偏距，最大偏離距離不超過(guò)1m，并在斜坡處坡頂、坡中、坡底分別進(jìn)行采集坐標(biāo)數(shù)據(jù)，確定邊坡的高程特征。

3.2 全站儀測(cè)量

在進(jìn)行工作當(dāng)中，如果當(dāng)?shù)氐匦螌?duì)于衛(wèi)星的信號(hào)接收不那么順利，就要運(yùn)用RTK對(duì)圖發(fā)中的占位進(jìn)行坐標(biāo)，接下來(lái)再運(yùn)用全站型的儀器進(jìn)行碎步點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)注。在進(jìn)行工作的具體實(shí)施過(guò)程中，所產(chǎn)生的對(duì)中間的偏差要控制在一個(gè)厘米之內(nèi);要運(yùn)用全站式的儀器，一定要進(jìn)行文件的儲(chǔ)存;將后視點(diǎn)做為一個(gè)檢驗(yàn)的核心點(diǎn)來(lái)作出相關(guān)的檢驗(yàn)與核查，要將偏差控制的控制的范圍之內(nèi)，才能夠作出點(diǎn)方面的收集;將碎部點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)等進(jìn)行收集。

4、結(jié)論與建議

通過(guò)此次RTK技術(shù)和全站儀測(cè)深儀的聯(lián)合作業(yè)，利用采用上海市測(cè)繪院建立的上海虛擬參考站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（即VRS系統(tǒng)），大大提高了水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的效率，所以這種自動(dòng)化所占的比率非常高，可以極大地使人為因素的誤差得到減少，提高了精度，運(yùn)用此類的方法可以非常高的效率來(lái)完成測(cè)量方面的工作，與通常的測(cè)量工具相比具有極大的優(yōu)勢(shì)，也為類似項(xiàng)目的測(cè)量提供了一些探索和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家測(cè)繪局.全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范GB/T18314[S].北京：測(cè)繪出版社，2009

[2]王強(qiáng)，徐劍.全站儀與GPS共同作業(yè)方法討論[J].現(xiàn)代測(cè)繪，2009（02）：20-22.

[3]桑保良，吳景社，劉靜森，李瑜.上海市水土保持工作現(xiàn)狀與建議[J].中國(guó)水土保持，2007（12）：9-10.

作者簡(jiǎn)介：

張小路，上海水辰信息科技有限公司，上海。