水利工程測量中GPSˉRTK技術的應用

王巍

（信陽市水利勘測設計院，河南 信陽 464000）

0 引言

在以往開展水利工程測量工作的時候，都是運用傳統測量的方式，不僅使測量人員受到不同地質條件的影響難以有效開展測量，也會嚴重影響到測量的效率和效果。但是通過對GPSˉRTK技術的運用，可發揮出其不受復雜地形限制的應用優勢，既能保障測量工作的順利開展，還能保障測量數據的精確性，十分符合現代復雜與高質量的水利工程建設需求。水利工程勘測設計者應深度探究GPSˉRTK技術的應用優勢，將其有效地運用到實際的水利工程測量工作之中，為水利工程各個施工區域的建設提供精確的測量數據支持，促使水利工程及其建設質量的不斷提升。

1 關于GPSˉRTK技術的概述

1.1 GPSˉRTK綜述

全球定位系統（global positioning system,GPS）在應用過程中的作用較為突出，在系統中屬于圓形軌道。衛星導航系統配合著通信技術來滿足當前的實時信息傳遞要求。全球定位系統在20世紀70年代在陸?？罩械膽梅浅V泛，配合定位系統快速傳遞對應的信息，同時也可以滿足實時和全天候的工作要求，并且開發出對應的導航功能，用于情報的搜集和應急通訊等一系列的軍事活動，屬于重要的技術方案。經過多年的發展，在1994年全球覆蓋率高達98%，基礎衛星布置設施已經初步完成，其中包含了地面監控系統和GPS信號機等[1]。在這一技術方案使用的過程中，落實動態化的工作原則，實時地監控對應的數據，避免對后續的信息管理造成較為嚴重的影響，并且可以控制體重數據的準確性。當出現信息偏差信息時，要再一次進行日常的信息傳遞直到符合對應的工作要求。

RTK技術是常見的GPS測量方法，由以往靜態測量轉變為動態化的測量，并且精準度能夠達到厘米級，在野外測量中利用這一方法能夠獲取較為準確的數據。該技術采取了載波相位動態實時拆分技術，可實現全天候和高經準度的測繪模式，廣泛地融入大地測量以及工程測量等不同的環節中，獲取更加準確的數據，為各項活動的實施提供重要的保障。因此在實際工作中需要充分發揮這一技術方案的優勢，與GPS技術搭建組合式的技術方案，快速得出最終的數據信息，全方位地符合當前的工作要求[2]。

1.2 GPSˉRTK技術的原理

為保障GPSˉRTK技術能有效運用到水利工程之中，在實際工作開展之前需要掌握技術的原理，把握核心的技術要點，從而使各項工作可以更加有序的實施。在技術使用的過程中，需要先將接收器放在基準站中之后，再配合著其他的接收器，搭建組合式的測量模式，并且在同一時間內發出對應的信號[3]?；緦崟r的將測量載波相位觀測值錄入計算機平臺中，之后傳遞到流動站中進行拆分處理之后，再確定基準站和流動站的基站向量，之后再繪制對應的坐標，通過坐標之間的轉換得到不同的數值，有效提高了技術的使用效果，保證最終數據的準確性。因此工程部門應掌握好GPSˉRTK技術的應用原理，運用其高效的開展測量工作[4]。

2 GPSˉRTK技術的幾大優點

2.1 GPSˉRTK技術具有較高的測量精度、適用性強

因水利工程的工作量大，這就使得其測量難度非常大，當測量人員運用傳統測量方式的時候，不僅會耗費大量時間和精力測量，還會受天氣和地形的影響無法開展測量工作，其測量進度十分緩慢，效果也不佳。但是GPSˉRTK技術卻有著高測量精度和適用性強的應用優點，運用其開展水利工程測量，能夠大幅減少受天氣或環境影響導致測量數據準確性不佳的狀況，減少測量誤差，水利工程在開展測量定位時主要使用GPSˉRTK技術，精準度較為優良，甚至是能夠達到厘米級別?？梢娖涫种档帽贿\用水利工程測量中[5]。

2.2 GPSˉRTK技術具有較高的靈活性和較短的觀測時間

高靈活性和短觀測時間也是GPSˉRTK技術的重要優點，通過運用GPSˉRTK技術開展測量工作，衛星對觀測點的進行連續和快速的測量，工程部門無須耗費大量的時間在觀測工作之中，使得后續的水利工程建設自然也能更加快速與高效地開展。GPSˉRTK無須各個測量站點通視，受地形、天氣等外界因素的干擾也少。可以達到隨測隨走。靈活的GPSˉRTK技術是傳統測量技術所無法比擬的，大大縮短了觀測的時間。

2.3 GPSˉRTK技術具有高效率的優點

現階段，GPSˉRTK技術在使用期間可以減輕水利數據測量人員的工作壓力，減少水利工程整體人工測量所需的成本投入，測量的效果也比傳統測量方式更高，這也是該測量技術的重要優勢。測量人員只需合理地運用智能化的GPSˉRTK技術，就可以實現簡單操作和高效水利工程測量，測量所需的人力、物力和財力都能有效地降低，其水利工程的經濟效益就會更高。

3 GPSˉRTK技術在水利工程測量中的具體應用

3.1 GPSˉRTK技術在布設控制網工作中的應用

水利工程測繪首先要布設好測繪控制網，控制網的合理性及準確性將直接影響水利工程測繪的精度與進度。一旦其控制網沒有得到合理的設計，就會使GPS網之間的誤差無法得到控制。在以往測量的過程中，主要是利用全站儀和水準儀來進行操作，但是這些設備對人工依賴度較高，其觀測效率會十分低下，存在一定的不確定性，測量工作還經常會遇到各類突發情況導致測量工作質量受到較大影響，難以為水利工程建設提供準確有效的測量數據。GPSˉRTK技術很好的彌補了這些缺點，水利工程部門嚴格地按照工程測量規范要求，對GPS控制網進行合理布計，對其測區范圍、精度和測量時間的合理設計，使其能達到水利工程的測量要求，嚴格按照國家基本GPS控制網精度指標進行設計，能更高效地開展測量工作，使其測量精度也真正符合工程要求，保障其測量的實效性和精確性。

3.2 GPSˉRTK測量技術在渠道測量中的應用

渠道測量是水利工程測量的重要內容，渠道測量包括渠道的縱橫斷面測量與渠道建筑物測量。傳統測量渠道縱橫斷面方式需要水準儀與全站儀相互配合來獲取高程與距離，在不通視的情況下傳統的測量需要不斷變換測量位置進行測量，使用GPSˉRTK技術能夠快速獲得距離與高程，大大提高渠道縱橫斷面測量的精度和效率，且保證精度達到厘米等級。渠道建筑物的測量主要是建筑物的地形地貌和尺寸的測量，傳統的地形測量至少要求2～3人配合操作才能完成，對點位的通視，測量的環境都有一定的要求。而采用GPSˉRTK技術測量地形只需要一個人攜帶儀器在地形特征點上待上1～2s，輸入特征編碼通過電子手簿進行記錄，把數據采集完成后回到室內通過專業的制圖軟件就可以完成地形圖的繪制。GPSˉRTK技術對點位之間的通視沒有要求，同時也減少了人工的投入，大幅提高了測圖效率。

3.3 GPSˉRTK測量技術在大型水工建筑物的變形監測中的應用

水利工程是一項系統性和復雜性極強的工程項目，實地地形、地貌、地址特點情況復雜易變，大型水工建筑物在運行一段時間后受水的壓力、地基的自然沉降等，建筑物會發生一定的形變與沉降，如果不能及時發現建筑物發生的形變，就可能就會引起安全事故。與傳統測量方案相比，GPSˉRTK測量的優勢較為突出，只需要將GPS裝置固定在對應的測量表面，不需要在現場進行讀數，與通訊系統相結合，通過長時間的觀測直接獲取三維數據，把觀測數據發回服務器，通過軟件就能直觀分析出建筑物的形變情況。不用再長期耗費人工觀測去監測建筑物的形變。GPSˉRTK可以長期不間斷地監測，能提供大量觀測數據，數據精度高，觀測方便，反饋及時，對大型水工建筑物的變形監測起到很好的作用。

3.4 GPSˉRTK測量技術在水下地形測量中的應用

在水利工程建設中進行測量時，需要按照現場情況確定當前的測量方案，由于水下地較為復雜，并且不易到實際位置進行測量，故測量難度較大。如果仍然采取傳統的測量方案，不僅會耗費大量的時間，也會導致最終結果的準確性無法得到充分的保證，甚至是還會引發一系列的情況。用GPSˉRTK技術與計算機、測深儀相互配合，在特定的測量船上沿著測量范圍內進行坐標定位與深度測量。之后利用設備自動化獲取對應的數據，錄入計算機中，自動生成水下地形圖。利用GPSˉRTK技術有效減低工作難度，節約了測量的時間與成本，也提升了測量的精度。

4 在水利工程測量中采用GPSˉRTK技術需要注意的問題

4.1 布設控制網應遵循的原則

在進行水利工程測量時，布設控制點的位置因選在交通較為便利，周圍障礙物較少，視野比較開闊的區域，在交通便利的位置設計控制點，就可以使測量人員便于運用聯測法開展大面積的測量工作，其測量工作的效率和效果將會得到有效提升。另外，所布設控制點的地面基礎一定要堅固，能夠很容易及時找到，以便進行下次測量，同時要保存好控制點的具體位置。測量點要選在200m以內沒有功率大的無線電發射源區域，要使測量點選在距離大于等于50m的高壓線區域內，以此減少高壓線對GPS信號的運作影響。同時測量點還應避開大面積水域的位置上，這樣做的目的是為了避免出現各種路徑效應。同時要盡可能地選擇舊的測量點，這樣能夠更好地保障其所獲得的數據的完整性和穩定性，更高效地開展測量工作。并且還要在GPS網點上鋪設標志性的標石，要使標石更加穩定長久，埋設好標石之后做好標記更新其選點網圖。同時也要選擇好最佳的觀測時間段，劃分好觀測區域，可以適當地采取分區觀測措施。

4.2 GPSˉRTK測量技術進行外業測量需要注意的要點

在運用GPSˉRTK技術實際到野外進行觀測的時候，進行外業觀測操作前期，需要按照科學規范的操作流程來保證其安全性，也要記錄和保存好機載儲存器中的數據信息。同時在進行外業觀測時，還要定期地做好備份處理，在進行測量計算時還可以采用平差方式對相關數據進行處理，達到連續同步測量的要求，這樣才能夠使GPS測量技術更加智能化和自動化。

在運用GPSˉRTK技術實際觀測的時候，水利工程測量部門還需制定出科學合理的觀測技術指標，以及科學合理的觀測規范行為，以保障測量人員能嚴格地按照規范開展測量工作，避免其因觀測行為的不合理和不規范，對觀測結果產生不良的影響，最大限度發揮出GPSˉRTK測量技術優勢，為水利工程的建設提供高的效率和高的質量。

4.3 選擇高素質與高能力的測量人員

為將GPSˉRTK技術真正高效地運用到水利工程測量工作之中，工程部門應正確認識到測量人員工作能力的高低會影響到測量工作的開展，應加強對測量人員的選拔，使所選拔的測量人員都能正確地認識傳統測量技術與GPSˉRTK技術的不同，以及GPSˉRTK技術的應用價值，改變傳統的測量理念和方式，嚴格地按照GPSˉRTK技術的要求開展測量工作，從根源上消除測量人員的陳舊測量思想，避免無法有效運用GPSˉRTK技術開展測量工作的不良問題。而且工程部門還需注意對測量人員進行培訓和管理，避免其對GPSˉRTK技術掌握不到位而機械化地運用GPSˉRTK技術開展測量工作，通過對其培訓，使其能熟練與高效地運用GPSˉRTK技術進行測量，并根據測量現場出現的問題靈活地應對與解決測量問題，以保障GPSˉRTK技術的運用價值。并通過嚴格地管理其測量工作，使其不會出現為了謀取自身利益而不負責地開展測量工作的不良現象，使其能真正融入測量工作之中，做好自己的崗位工作，使GPSˉRTK技術測量在水利工程應用中得到有效保證。

5 結語

綜上所述，在水利工程測量工作中，合理地運用GPSˉRTK技術，是確保其測量精度與效果的重要前提。水利工程部門應認識到GPSˉRTK技術的各種應用優點，明確其測量步驟和測量方法，注意運用其在開展測量時的問題，以將GPSˉRTK技術高效地運用到水利工程的各個環節的測量工作之中，以高精度的測量數據和高效率的測量優勢，使水利工程能得到高質量的建設，更加安全高效地投入使用與運行中。