張建歡++唐波

摘 要：RTK是GPS測(cè)量技術(shù)中的一種新發(fā)展，在水上測(cè)量中廣泛應(yīng)用，本文將結(jié)合具體的水上測(cè)量工程實(shí)例，介紹這種新技術(shù)的特點(diǎn)、作業(yè)模式以及適用范圍等，同時(shí)著重描述了RTK技術(shù)在水下地形測(cè)量或水上打樁定位中的應(yīng)用，希望能對(duì)類似水上測(cè)量工程起借鑒作用。

關(guān)鍵詞：RTK技術(shù) 水上測(cè)量 水下地形測(cè)量

中圖分類號(hào)：P228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0041-02

1 水上測(cè)量的特點(diǎn)

進(jìn)行水上測(cè)量包括的內(nèi)容有水下地形測(cè)量和水上物體定位導(dǎo)航兩種。總結(jié)水上測(cè)量的特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)。

（1）在水上測(cè)量過程中需要應(yīng)用儀器的組合使用，并且需要通過間接測(cè)量的方式。

（2）水上測(cè)量與陸地測(cè)量方式不同，陸地上進(jìn)行測(cè)量可以采用轉(zhuǎn)點(diǎn)作業(yè)的方式，但是在水上測(cè)量使用的儀器無法進(jìn)行固定和架設(shè)，特別是在大片是水域中，因此在水上測(cè)量工程中，其基準(zhǔn)站到流動(dòng)站單站測(cè)量距離通常較遠(yuǎn)。

（3）相比于陸地，在水上進(jìn)行測(cè)量，相同精度更能實(shí)現(xiàn)，同時(shí)實(shí)時(shí)性要求高。

2 RTK技術(shù)在水上測(cè)量中的應(yīng)用

RTK是GPS技術(shù)中的一種，主要是通過差分GPS技術(shù)進(jìn)行定位，是一種高效的定位技術(shù)，RTK是利用載波相位差技術(shù)，實(shí)時(shí)處理測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分方法，將基準(zhǔn)站采集到的載波相位發(fā)送給移動(dòng)站，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。

在水域中進(jìn)行測(cè)量工作，通常是對(duì)水下地形的高程進(jìn)行測(cè)量，通過高程的數(shù)據(jù)可以為設(shè)計(jì)提供上下地貌圖或斷面圖。在水域的地帶通常較為廣闊，比如近水海域等。在這些水域中如果用傳統(tǒng)的測(cè)量方法是很難實(shí)現(xiàn)該地區(qū)的測(cè)量工作。在寬闊的水域中是無法正常進(jìn)行全站儀的使用的，同時(shí)在深水區(qū)，棱鏡是無法正常發(fā)揮其作用的。因此在這些區(qū)域可以使用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，這樣不僅節(jié)省了時(shí)間，同時(shí)還保證了測(cè)量精度。

2.1 水下地形測(cè)量

本工程為某一旅游港口，位于一座山附近，該山四周環(huán)水，水域的寬度約有1000 m，同時(shí)水深最大的地方可以達(dá)到150 m，為了能在這里進(jìn)行該旅游港口的建設(shè)，施工前，采用RTK技術(shù)對(duì)水下的地形進(jìn)行測(cè)量。本工程的水下地形測(cè)量工作主要有以下幾個(gè)步驟：

（1）控制網(wǎng)的布設(shè)。

RTK技術(shù)是采用差分測(cè)量方式進(jìn)行測(cè)量時(shí)，以數(shù)傳電臺(tái)作用距離為半徑的，具有相當(dāng)高的精度，可達(dá)到厘米級(jí)，因此采用RTK技術(shù)所需要布設(shè)的點(diǎn)較少。在本工程2 km2的范圍內(nèi)只需要布設(shè)三個(gè)控制點(diǎn)即可符合要求。其中一個(gè)控制點(diǎn)是作為基準(zhǔn)站的架設(shè)，而剩下兩個(gè)點(diǎn)是用來進(jìn)行求轉(zhuǎn)換參數(shù)的，起交換的作用。對(duì)于這三個(gè)已知點(diǎn)的相互關(guān)系是否正確，可以用這三個(gè)點(diǎn)本事的數(shù)據(jù)進(jìn)行求解校核，同時(shí)根據(jù)這個(gè)三個(gè)點(diǎn)也可以進(jìn)行七參數(shù)的求解。但是七參數(shù)的求解要求控制點(diǎn)具有很合理的分布形式，通常情況下，能夠進(jìn)行求解七參數(shù)的控制點(diǎn)應(yīng)分別在測(cè)區(qū)的周邊?？刂泣c(diǎn)在布設(shè)時(shí)應(yīng)盡量在需要進(jìn)行測(cè)量的區(qū)域囊括在內(nèi)，這樣通過計(jì)算求解得到的參數(shù)才能進(jìn)行測(cè)區(qū)模型的正確建立。為了檢查高程模型的可靠性，對(duì)測(cè)區(qū)的三個(gè)已知點(diǎn)做了四參數(shù)相互檢核，其檢核結(jié)果如表1所示。從表1中可以知道，將第二組數(shù)據(jù)作為高程的校核點(diǎn)，對(duì)于測(cè)區(qū)的測(cè)量影響最小，而第三組數(shù)據(jù)則對(duì)測(cè)區(qū)的影響最大。

（2）水下地形施測(cè)。

在本工程中采用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量需要用到兩臺(tái)南方9800GPS接收機(jī)，一臺(tái)數(shù)傳電臺(tái)，其工作距離可以達(dá)到12 km，一臺(tái)SDH213D數(shù)字測(cè)深儀。

①基準(zhǔn)站設(shè)置。在RTK測(cè)量中，對(duì)于基準(zhǔn)站的布置需要考慮的問題有以下幾點(diǎn)：首先需要考慮基準(zhǔn)站的布置環(huán)境，因?yàn)楫?dāng)GPS的信號(hào)經(jīng)過長(zhǎng)距離的傳播之后，達(dá)到接收機(jī)時(shí)該信號(hào)已經(jīng)相對(duì)較弱了；同時(shí)數(shù)傳電臺(tái)通常采用的電磁波功率小，頻率高，波長(zhǎng)很短，通常其傳播距離的主要影響因素包括地球的曲率半徑、天線高等。因此在進(jìn)行基準(zhǔn)站的布置時(shí)，應(yīng)盡量避開高大建筑物的影響，同時(shí)避免各種電磁波的干擾，盡量將發(fā)射電臺(tái)布置在一定的高度處，這樣可以提高數(shù)傳電臺(tái)的作用距離。在本工程的測(cè)量中，通過綜合考慮，是將基準(zhǔn)站布置在導(dǎo)線點(diǎn)I02上。

②求轉(zhuǎn)換參數(shù)。經(jīng)過GPS測(cè)量所得到的數(shù)據(jù)其坐標(biāo)形式時(shí)采用WGS284坐標(biāo)，因此在進(jìn)行RTK測(cè)量時(shí)，需要對(duì)所測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。在本工程測(cè)量中，需要將測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換到當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系中。首先應(yīng)在I02點(diǎn)處進(jìn)行基準(zhǔn)站的布置，布置完成之后啟動(dòng)基準(zhǔn)站，打開移動(dòng)站，連接儀器開始進(jìn)行測(cè)量。在有固定解的情況下測(cè)得I06和I08的WGS284坐標(biāo)，并輸入其對(duì)應(yīng)的三個(gè)已知點(diǎn)的北京54坐標(biāo)和投影變換的中央子午線數(shù)值。經(jīng)過這些處理就可以得到坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)，這樣就可以在本工程的測(cè)量中使用這組轉(zhuǎn)換參數(shù)。

③碎部測(cè)量。在水域中進(jìn)行GPS測(cè)量，需要應(yīng)用到其定位和導(dǎo)航的兩種功能，因此需要采用導(dǎo)航儀進(jìn)行輔助。在水面上進(jìn)行測(cè)量是沒有參照物的，因此，需要按照預(yù)先設(shè)定好的航線進(jìn)行測(cè)量的。在進(jìn)行RTK測(cè)量時(shí)，需要先將移動(dòng)站導(dǎo)航至測(cè)區(qū)的待測(cè)航線上，并對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)具體情況考慮采用時(shí)間間隔或者距離間隔的采集方式，并設(shè)置好相關(guān)間隔，最后通過指揮移動(dòng)站的方向即可進(jìn)行RTK固定解數(shù)據(jù)的采集工作。軟件中會(huì)自動(dòng)對(duì)所采集到的坐標(biāo)和水深數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)保存。

④后處理。采用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，通過天線所得到的數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)的平面坐標(biāo)和高程，通過測(cè)深儀所得到的數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)的水深，在測(cè)量記錄這些數(shù)據(jù)之后，經(jīng)過簡(jiǎn)單的運(yùn)算即可得到具體點(diǎn)位的平面位置和高程。將這些測(cè)量所得到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入成圖軟件之后即可進(jìn)行編輯，最后可以形成清晰的水下地貌和斷面圖的效果圖。

2.2 水上目標(biāo)定位

在水上目標(biāo)定位工作中應(yīng)用RTK技術(shù)，主要是起到打樁貨河道疏浚的作用，為了滿足打樁的精密度要求，需要采用多臺(tái)RTK移動(dòng)站進(jìn)行同時(shí)作業(yè)，一般采用2～4臺(tái)。在船上根據(jù)目標(biāo)中心的距離，經(jīng)過精密的計(jì)算預(yù)先選定幾個(gè)點(diǎn)，在多臺(tái)移動(dòng)站布置在船上預(yù)先設(shè)定好的位置。啟動(dòng)移動(dòng)站，移動(dòng)站將實(shí)時(shí)盡量這些點(diǎn)的坐標(biāo)并傳送給主控計(jì)算機(jī)，在主控計(jì)算機(jī)中經(jīng)過一系列的處理之后即可計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)所在位置及偏移量和偏移方向，并將計(jì)算所得到的結(jié)果傳送給作用平臺(tái)控制中心，最后對(duì)平臺(tái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以保證目標(biāo)點(diǎn)能夠處在正確的位置上。

采用RTK技術(shù)在水上進(jìn)行地質(zhì)勘察時(shí)，應(yīng)采用RTK對(duì)打樁船的具體位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的定位和控制，在打樁的作用過程中，采用RTK技術(shù)可以很好的進(jìn)行作用船只位置的控制工作。

（1）RTK技術(shù)對(duì)于船只位置的控制精度可達(dá)到厘米級(jí)，偏移誤差很小。

（2）測(cè)量工作中需要做好儀器的設(shè)定工作，其他就基本沒有工作量。

（3）可以完成常規(guī)測(cè)量方式所不能達(dá)到的測(cè)量距離。

雖然相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量方式，RTK技術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是在上空有遮擋的測(cè)區(qū)采用RTK技術(shù)，會(huì)受到很大的限制，同時(shí)在加大作業(yè)距離的基礎(chǔ)上，如何提高測(cè)量精度也是一個(gè)需要考慮的問題。

3 結(jié)語(yǔ)

RTK作為GPS技術(shù)一種，其通過采取GPS技術(shù)進(jìn)行定位。文章通過結(jié)合工程實(shí)例，系統(tǒng)地總結(jié)了RTK測(cè)量的技術(shù)特點(diǎn)、作業(yè)模式、適用范圍。同時(shí)針對(duì)RTK在水上測(cè)量中的實(shí)施情況，而重點(diǎn)討論了其具體的應(yīng)用技術(shù)措施，為類似水上測(cè)量工程起借鑒作用。

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