RTK技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用

袁凱 孫海偉

旬邑縣水資源工作站 陜西咸陽 711300

在我國，水利工程是一項利國利民的工程，近些年，隨著各種施工技術(shù)的不斷發(fā)展，水利工程施工質(zhì)量和數(shù)量在不斷擴大。在水利工程施工前，對水利工程施工現(xiàn)場進行準確的測量，是保障后期水利工程施工質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。RTK技術(shù)是一種新的測量技術(shù)，這種測量技術(shù)不僅有著很高的精準度，同時在操作起來比較簡單，測量數(shù)據(jù)完整性比較好，在水利工程測量中發(fā)揮著重要的價值和作用，同時對于提高水利工程施工速度和施工質(zhì)量也有著很大的推動性作用。

1 RTK測量技術(shù)介紹

1.1 RTK測量技術(shù)的概念

RTK是實時動態(tài)的英文縮寫，RTK測量技術(shù)是通過對兩個測量站載波相位觀測量的差分方法來把基準站采集的載波相位供應(yīng)位置發(fā)送到用戶接收機上，之后進行坐標計算。RTK測量技術(shù)是一種新的衛(wèi)星定位測量方法，應(yīng)用在野外測量可以更加準確的得到厘米級的精準性定位，可以說RTK測量技術(shù)是GPS應(yīng)用的重大里程碑。常被應(yīng)用在一些工程放樣、各種控制測量和地形測圖中，在很大程度上提升了測量工作的效率和質(zhì)量。

1.2 RTK測量技術(shù)實施原理

RTK測量技術(shù)在進行測量過程中，主要是實現(xiàn)基準站、流動站和數(shù)據(jù)鏈三部分的銜接。其中基準站是RTK測量技術(shù)開展測量的基礎(chǔ)，主要作用是進行數(shù)據(jù)信息的輸出和接收，流動站主要是為了輔助基準站來進行數(shù)據(jù)采集的，流動站位置選擇具有很強的靈活性。數(shù)據(jù)鏈是整個測量工程中數(shù)據(jù)信息整合的重要載體。RTK測量技術(shù)的實施原理是測量工作人員把基準站信息接收機放在特定的坐標參考點上之后，通過GPS定位系統(tǒng)和設(shè)備進行鏈接來獲取更加精準的數(shù)據(jù)信息。在RTK測量技術(shù)運行的過程中，所有數(shù)據(jù)傳出都是依靠數(shù)據(jù)鏈來進行輸出和接收的，比如，基礎(chǔ)坐標、載波相位觀測值、偽距觀測值、信息接收器的工作狀態(tài)等等。流動站在接收到相關(guān)的數(shù)據(jù)信息之后，會對這些數(shù)據(jù)信息進行周期性搜索和分析，整個RTK測量系統(tǒng)也開始進入到正常的測量工作狀態(tài)，如下圖1所示。流動站在接收到測量任務(wù)后，和GPS定位系統(tǒng)之間建立起信息聯(lián)系，獲取相關(guān)的載波相位數(shù)據(jù)信息，并借助于內(nèi)差分的方式來進行模糊處理，最終獲取準確的坐標參數(shù)信息。

圖1 RTK測量技術(shù)工作原理圖

1.3 RTK測量技術(shù)在水利工程測量應(yīng)用注意事項

在水利工程測量中應(yīng)用RTK測量技術(shù)時，需要根據(jù)采用的計算方法來對轉(zhuǎn)換參數(shù)進行明確，并且在此之前需要對三個或者三個以上的已知坐標先進行點校核。在進行測量時要保障選擇的幾個基準點的范圍覆蓋到整個水利工程區(qū)域范圍中，并且每個基準點之間的距離還要控制在一定的范圍內(nèi)。在對參數(shù)信息進行轉(zhuǎn)換時，要先在電子手簿中進行數(shù)據(jù)的輸入，之后利用相關(guān)程序來進行計算。所以，在選擇基準點位置時要盡量選擇一些比較開闊的位置，不能受到其他物體遮擋，這樣才可以實現(xiàn)基準點和GPS衛(wèi)星信號的有效傳輸。因為，基準點周圍的建筑物體、高壓線和水域等都會對電磁波產(chǎn)生很大的干擾，所以，選擇基準點時要盡可能避開高壓線、建筑物體和水面，選擇一些沒有電磁波信號干擾的位置。另外，為了避免風力對基準點測量產(chǎn)生影響，還要加固基準點，保障基準點的穩(wěn)定性，確保測量準確性。此外，因為基準點中設(shè)置了無線電有效發(fā)射距離，所以，可以把基準點設(shè)置在合適的高度上，提高無線電的傳輸效率和質(zhì)量。

2 RTK測量技術(shù)在水利工程測量中應(yīng)用的價值和優(yōu)勢

2.1 RTK測量技術(shù)具有更高的精準性

在以往的水利工程測量中，需要根據(jù)實際的施工現(xiàn)場情況來設(shè)置合適的控制測量點的數(shù)量，如果測量點的數(shù)量增多，那么測量的工作量也會增加，這樣也就降低了測量數(shù)據(jù)的準確性[1]。RTK測量技術(shù)在水利工程測量中的運用，可以有效的減少人工測量的失誤率，通過RTK測量技術(shù)中的基站和流動站來獲取更多的數(shù)據(jù)信息，并對這些數(shù)據(jù)信息進行精準的分析，提高數(shù)據(jù)測量的精準度，此外，還可以根據(jù)實際的需求情況來對選擇相關(guān)的等級測繪標準，為水利工程的后期施工提供準確的數(shù)據(jù)參考。

2.2 RTK測量技術(shù)具有很高的便捷性

在以往的水利工程測量中，主要是由測量人員對整個施工區(qū)域進行數(shù)據(jù)測量、匯總和分析，計算出可用的數(shù)據(jù)信息。這種測量方法準確性不高，并且測量操作比較繁瑣，工作效率非常低，此外，為了提高測量結(jié)果的準確性，測量人員還需要進行多次的反復(fù)性測量，這樣也就增加了測量工作的壓力。RTK測量技術(shù)的應(yīng)用，可以直接利用相關(guān)的器械和設(shè)備來對測量區(qū)域進行數(shù)據(jù)信息的采集和匯總和分析，減少了人工測量中的很多工序和環(huán)節(jié)，減少了測量人員的工作壓力，在一定程度上提高了測量工作效率和測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值。

2.3 RTK測量技術(shù)具有很高的自動化水平

水利工程的測量需要借助于豐富的數(shù)據(jù)支撐，以此來獲取更多工程測量信息。RTK測量技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用可以很好的提升水利工程自動化測量效率和質(zhì)量，并借助于信息化技術(shù)來對搜集的數(shù)據(jù)信息進行處理，比如，通過云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)來對采集的數(shù)據(jù)進行針對性處理，提高數(shù)據(jù)信息處理效率。此外，因為所測量的數(shù)據(jù)信息量非常大，在進行數(shù)據(jù)信息處理過程中，利用云存儲技術(shù)還可以對海量的數(shù)據(jù)信息進行存儲，在很大程度上節(jié)省了測量設(shè)備的存儲空間。這些效果都是依托于自動化信息技術(shù)來實現(xiàn)的，所以，RTK測量技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用還有著很高的自動化水平[2]。

3 RTK測量技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用分析

3.1 水利工程中地形測量的運用

水利工程大多建立在水域中或者是水域周圍，所以，在進行水利工程測量過程中，需要對水域和水域周圍的情況進行全面測量。在實施RTK測量技術(shù)的過程中，為了更好確保測量數(shù)據(jù)信息的準確性，需要先在水利工程的中心區(qū)域設(shè)置一個中心控制基準站點，并以此站點為控制基準點，進行其他站點的設(shè)置。其他測量站點設(shè)置時，站點和基準站點的距離要控制在2000米-3500米之間。此外，必要時還可以在測量范圍內(nèi)設(shè)置一些其他測量站點，之后再對各個站點采集的數(shù)據(jù)信息進行轉(zhuǎn)換[3]。在進行地形測量時，要同時控制各個測量站點在1分鐘內(nèi)來進行集中測量，進行多次測量后，要對同一時間節(jié)點內(nèi)的測量數(shù)據(jù)進行集中分析，并根據(jù)不同時間節(jié)點測量的數(shù)據(jù)來進行平均數(shù)據(jù)信息的分析，以此來作為水利工程中地形測量參考數(shù)據(jù)。

3.2 水利工程中平面圖測量的運用

水利工程中的平面圖測量是一項非常重要的測量工作。在進行平面圖RTK測量的過程中，一般情況下需要先進行工程平面圖的繪制。之后，在第一次進行測量時，先要繪制1：500的地形圖，并在地形圖上標注出各個測量點的位置，同時還需要設(shè)置不同的測量點，以此來保障測量的準確性。然后，根據(jù)各個測量點數(shù)據(jù)傳輸?shù)交军c的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果來作為測量參考數(shù)據(jù)。在實際測量過程中，特別要注意的是要確保坐標差值比較大的情況，如果出現(xiàn)這種問題需要對坐標點進行重新選擇，之后再進行數(shù)據(jù)信息的測量和分析。

3.3 水利工程中高程測量的運用

在進行水利工程的高程測量中，RTK測量技術(shù)的應(yīng)用需要選擇相復(fù)合等級的測量控制點。在進行相關(guān)數(shù)據(jù)信息搜集之后，針對不同的測量等級來明確誤差范圍，之后再對測量數(shù)據(jù)信息進行平差處理。比如，如果水利工程測量標準分為四等水準來進行測量，那么就需要把每千米的誤差范圍控制在0.45cm以內(nèi)。之后，通過對這些數(shù)據(jù)進行綜合性的分析來計算出水利工程施工范圍內(nèi)的高程數(shù)據(jù)信息。水利工程中的工程測量要先選擇合適的基準點，對整個水利工程的測量數(shù)據(jù)信息進行準確計算；并結(jié)合水利工程測量知識來合理的控制測量誤差，盡量把誤差控制在最小范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)多次測量誤差累計擴大誤差值的問題[4]。

3.4 水利工程測量中RTK測量技術(shù)應(yīng)用保障措施

（1）衛(wèi)星問題的解決措施；RTK測量技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用主要是依靠GPS衛(wèi)星信息來進行數(shù)據(jù)信息的感知和定位搜集的，所以，衛(wèi)星數(shù)據(jù)的搜集更多，更準確，才可以確保RTK測量的準確性和完整性。但是，在實際應(yīng)用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)衛(wèi)星數(shù)量不足，覆蓋范圍不夠廣泛，地形地勢限制等多方面的影響，需要由測量人員進行處理。所以，針對這些問題，要以衛(wèi)星預(yù)測來提前進行RTK測量設(shè)備和測量路徑的選擇、定位，避免受到測量區(qū)域范圍內(nèi)衛(wèi)星信號差的影響。另外，還要根據(jù)測量區(qū)域的地形、環(huán)境、地勢等外界環(huán)境情況來明確基站點和通訊方式的選擇，確保衛(wèi)星通視，提高RTK測量數(shù)據(jù)搜集的準確性和完整性。

（2）RTK測量中信號問題的解決措施；受到多種因素影響，RTK測量過程中會出現(xiàn)信號傳輸不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)加工受限制，電磁波干擾等問題，這些問題會嚴重影響到RTK測量設(shè)備對數(shù)據(jù)信息的收集和分析，從而影響到最終數(shù)據(jù)測量的準確性和完整性。所以，需要對RTK測量設(shè)備的信號通路進行調(diào)整和完善，避免地理因素和環(huán)境等因素產(chǎn)生的電磁波信號干擾。如果信號干擾比較嚴重的時候，還可以采用分布式方法來對RTK通信進行加密處理，通過這種方式來保障信息采集的準確性和全面性[5]。此外，還可以通過對RTK設(shè)備進行多次校驗、重復(fù)項目測量等方式來提高RTK系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息分析的準確性和完整性，確保RTK測量在水利工程測量中的應(yīng)用效率。

4 結(jié)語

和以往的水利工程測量方式相比較來說，RTK測量技術(shù)有著眾多優(yōu)勢，比如，RTK測量的準確性高、便捷性強、應(yīng)用范圍廣、具有自動化優(yōu)勢，在很大程度上不僅縮短了測量時間，提高了測量的工作效率，同時，還保證了水利工程測量的準確性和安全性，不用通過人工測量就可以實現(xiàn)精準測量，為水利工程測量作業(yè)的準確性提供了重要保障。因此，在水利工程測量中應(yīng)用RTK測量技術(shù)，不僅可以提升水利工程測量的準確性，同時對于促進水利工程高速發(fā)展也有著非常重要的意義。