韓躍麗，楊 潔，劉書(shū)弟

（三門(mén)峽庫(kù)區(qū)水文水資源勘測(cè)局，河南 三門(mén)峽 472000）

1 概況

華縣水文站設(shè)立于1935年3月，位于陜西省華縣境內(nèi)，集水面積106498km2，至河口距離73.2 km，是國(guó)家重要水文站。測(cè)驗(yàn)斷面由于受沖淤變化和河勢(shì)擺動(dòng)的影響，幾經(jīng)變動(dòng)，于1998年在基下810 m新架設(shè)纜道測(cè)流至今。

大斷面測(cè)量是對(duì)水文測(cè)驗(yàn)斷面上能控制地形變化的各測(cè)量點(diǎn)的起點(diǎn)距和高程進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量范圍應(yīng)為岸上地形測(cè)量和水下河道斷面測(cè)量。水文站每年汛前或汛后施測(cè)一次大斷面，河床不穩(wěn)定的測(cè)站或因大洪水造成斷面發(fā)生較大變化時(shí)，應(yīng)在當(dāng)次洪水后及時(shí)施測(cè)過(guò)水?dāng)嗝娌糠?。大斷面測(cè)量是一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，水文站的大斷面測(cè)量為水位、流量、泥沙等測(cè)驗(yàn)和選擇確定測(cè)深垂線(xiàn)、測(cè)速垂線(xiàn)平面位置提供資料，也是研究河道沖淤變化規(guī)律和開(kāi)展洪水、枯水調(diào)查的基礎(chǔ)工作，對(duì)水文測(cè)驗(yàn)、水文調(diào)查及水利工程施工、防洪等具有重要意義。目前水文站施測(cè)大斷面的方法還是沿用水文普通測(cè)量規(guī)范中的方法，岸上地形采用四等水準(zhǔn)測(cè)量，水下部分定位則依靠標(biāo)志索來(lái)確定。

2 Trimble SPS881 GPS接收機(jī)簡(jiǎn)介

GPS RTK測(cè)量技術(shù)的問(wèn)世，以其精度高、速度快、操作簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)引起了測(cè)繪界的普遍關(guān)注，同時(shí)使測(cè)繪技術(shù)和方法發(fā)生了歷史性的變革。Trimble SPS881 GPS是美國(guó)Trimble公司推出的一款72信道五頻支持目前所有可用信號(hào)以及所有目前已有制式的預(yù)置信號(hào)的GPS尖端產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、地質(zhì)調(diào)查、石油、水利、電力、施工建筑、公路等行業(yè)。主要特點(diǎn)有：GPS接收機(jī)、GPS天線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電臺(tái)和電池四位一體集成在小巧玲瓏、堅(jiān)固耐用的外殼中，重量較輕，大大減輕測(cè)量員的勞動(dòng)強(qiáng)度；使用藍(lán)牙技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)纜基站或移動(dòng)站操作；使用AutoBase（自動(dòng)基站）技術(shù)可快速實(shí)現(xiàn)基站的日常設(shè)置，提高了RTK工作效率；高機(jī)動(dòng)性基站或移動(dòng)站GPS接收機(jī)，適合施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和監(jiān)視應(yīng)用；一體化、免許可證的900 MHz無(wú)線(xiàn)電臺(tái)或450 MHz超高頻無(wú)線(xiàn)電臺(tái)；支持GPS信號(hào)和L2C現(xiàn)代化改造后的GPS信號(hào)，還可升級(jí)使用GLONASS和L5 GPS信號(hào)。

和水準(zhǔn)測(cè)量相比，SPS881 GPS RTK測(cè)量具有以下優(yōu)點(diǎn)：不受地形、地物障礙、氣候、季節(jié)等諸多因素影響，測(cè)點(diǎn)間不必通視，并可24 h作業(yè)；定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒(méi)有誤差累計(jì)；綜合測(cè)繪能力強(qiáng)，作業(yè)集成度高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人工干預(yù)較少；操作簡(jiǎn)便，可與計(jì)算機(jī)、全站儀等連接，數(shù)據(jù)傳輸和協(xié)同作業(yè)能力強(qiáng)；作業(yè)人員少，定位速度快，綜合效益高。

3 大斷面岸上地形測(cè)量

2011年華縣水文站汛后大斷面岸上地形測(cè)量采用放樣測(cè)量法，測(cè)前收集了幾個(gè)由華縣水文站提供的已知控制點(diǎn)資料?；鶞?zhǔn)站一般設(shè)在測(cè)區(qū)的高點(diǎn)位上，測(cè)區(qū)的中心地帶及視野開(kāi)闊的已知點(diǎn)上，目的是為了防止多路徑效應(yīng)。另外，基準(zhǔn)站附近應(yīng)無(wú)影響RTK數(shù)據(jù)鏈通訊的無(wú)線(xiàn)電干擾、強(qiáng)烈的磁場(chǎng)等，天線(xiàn)不能太低。啟動(dòng)基準(zhǔn)站后，輸入基準(zhǔn)站點(diǎn)名、坐標(biāo)、天線(xiàn)高等相關(guān)資料。之后啟動(dòng)流動(dòng)站，根據(jù)已知樁點(diǎn)資料，利用Trimble Survey Controller中的點(diǎn)校正功能，計(jì)算出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，并利用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相匹配。接下來(lái)需要建立工作任務(wù)，設(shè)置好坐標(biāo)系、投影等相關(guān)參數(shù)。在大斷面岸上地形點(diǎn)測(cè)量開(kāi)始前，先校測(cè)已知樁點(diǎn)，以檢校基準(zhǔn)站信息的正確和流動(dòng)站參數(shù)的適用性。已知樁點(diǎn)校測(cè)結(jié)束后，現(xiàn)場(chǎng)與已知樁點(diǎn)資料對(duì)比，如果所測(cè)結(jié)果符合精度要求，可以開(kāi)始大斷面測(cè)量；否則需要檢查基準(zhǔn)站信息和流動(dòng)站參數(shù)。

4 大斷面水下河道斷面測(cè)量

大斷面水下河道斷面測(cè)量采用GPS RTK定位，利用操舟機(jī)測(cè)量水深，并根據(jù)水深及河道情況，以測(cè)深桿和測(cè)深錘配合施測(cè)。左右岸水位采用GPS RTK各施測(cè)4次，4次測(cè)量值互差不超過(guò)20 mm，取其算術(shù)平均值作為計(jì)算水位。采用GPS RTK定位具有以下優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)時(shí)了解操舟機(jī)偏離斷面情況，確保每個(gè)測(cè)點(diǎn)都在斷面線(xiàn)上；利用導(dǎo)航功能，可精確測(cè)出每個(gè)測(cè)點(diǎn)的起點(diǎn)距，并可做到與水深測(cè)量同步，有效控制了測(cè)量誤差；利用水準(zhǔn)視距，會(huì)受到風(fēng)浪、操舟機(jī)行進(jìn)中顛簸等因素影響，使測(cè)量員觀(guān)讀誤差增大，測(cè)量精度下降，而采用GPS RTK定位可將該誤差控制到較小的范圍，大大提高測(cè)量成果精度；采用GPS RTK定位技術(shù)不會(huì)受天氣、視線(xiàn)清晰度、各類(lèi)障礙物等影響，提高了測(cè)量效率。

5 內(nèi)業(yè)計(jì)算分析

外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)利用計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算出每個(gè)測(cè)點(diǎn)的起點(diǎn)距，并整理實(shí)測(cè)斷面成果。

將水準(zhǔn)儀與GPS RTK測(cè)量成果進(jìn)行對(duì)比，可以看出兩次測(cè)量成果基本一致，滿(mǎn)足水文測(cè)驗(yàn)要求。水準(zhǔn)儀與GPS RTK測(cè)量成果對(duì)比如圖1所示。

圖1 華縣水文站大斷面測(cè)量套繪圖

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)Trimble SPS881 GPS在華縣水文站大斷面測(cè)量中的使用，可以得出以下結(jié)論：一是大斷面岸上測(cè)量成果精度滿(mǎn)足要求，水下各測(cè)點(diǎn)定位準(zhǔn)確，且與測(cè)深同步。二是利用GPS接收機(jī)的導(dǎo)航功能，可以實(shí)時(shí)地顯示出測(cè)量人員所在位置與斷面的偏離距離，從而保證測(cè)量人員嚴(yán)格地沿著斷面線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量，改變了水準(zhǔn)測(cè)量易偏線(xiàn)的缺陷，有力地保證了測(cè)驗(yàn)精度和資料的準(zhǔn)確性。三是采用GPS RTK技術(shù)測(cè)量大斷面，可以在不通視的情況下遠(yuǎn)距離作業(yè)，能實(shí)時(shí)完成厘米級(jí)定位精度，具有測(cè)量人員少、精度高、速度快、不必同時(shí)觀(guān)測(cè)等特點(diǎn)，提高測(cè)驗(yàn)效率和測(cè)驗(yàn)成果精度。四是每個(gè)測(cè)點(diǎn)的誤差均為測(cè)量粗差，不會(huì)累積和傳遞。五是盡可能遠(yuǎn)離雷達(dá)站、電臺(tái)、微波中繼站等強(qiáng)電磁環(huán)境，并防止多路徑效應(yīng)，以保證測(cè)量成果的精度。