摘 要：水利工程斷面測繪中RTK技術(shù)的應(yīng)用可有效規(guī)避常規(guī)測量方法帶來的弊端，具有精度高、誤差小、省時省力等多重優(yōu)勢，對于水利工程管理具有積極意義，值得大力推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水利工程；斷面測繪；RTK；測量；

中圖分類號：P25 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-07-00-02

GPS-RTK技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)、多個領(lǐng)域的定位技術(shù)，具有全天候、高精度、方便快捷等諸多優(yōu)勢，在目前地籍測量、空間測繪、水利測繪中具有良好的應(yīng)用前景。水利工程斷面測繪中應(yīng)用RTK技術(shù)可顯著解決傳統(tǒng)測量方法的精度差、費(fèi)時耗力等問題，對于確保水利工程建設(shè)質(zhì)量和效率帶來了不少好處。下面我們分析下水利工程斷面測繪中RTK技術(shù)的原理及應(yīng)用。

一、RTK技術(shù)的工作原理

RTK技術(shù)主要設(shè)備包括無線電發(fā)射及接收天線、GPS接收機(jī)、三腳架、基座等諸多設(shè)備及數(shù)據(jù)采集和處理軟件等。RTK技術(shù)的工作原理為實(shí)時差分測量技術(shù)，通過對比基準(zhǔn)站和流動站上發(fā)射的GPS衛(wèi)星信號所反饋的觀測值和已知位置信息，獲取差分改正值并及時傳遞給公共衛(wèi)星流動站精化，經(jīng)差分改正后獲取流動站較為準(zhǔn)確的位置信息[1]。RTK工作流程圖見圖1。

圖1 RTK工作流程圖

RTK技術(shù)既可獲得平面坐標(biāo)也可提供高程值測量定位，在水利工程測量中多使用雙頻接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)定位，誤差為毫米級，尤其是在河道水庫的首級平面控制測量中，靜態(tài)測量達(dá)到D級精度，河道水庫橫截面、水位、河岸碎部點(diǎn)測量可使用動態(tài)RTK測量。平常測量中所采用的坐標(biāo)系主要以54坐標(biāo)系和西安80坐標(biāo)系為主，GPS接收機(jī)采用WGS-84坐標(biāo)系，二者需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。我們建設(shè)某地觀測點(diǎn)A處的坐標(biāo)為，則其他地方的坐標(biāo)描述如下：

以上二者的變換方法被成為布爾薩七參數(shù)法，通過變換坐標(biāo)系統(tǒng)完成計算，不過弊端是轉(zhuǎn)換嚴(yán)密性欠佳，但是對于小范圍內(nèi)精度測量較為適用，且計算方便應(yīng)用簡單，是使用頻率較高的方法，在水利工程測繪中也是較長使用的方法。

二、水利工程斷面測繪TK技術(shù)的應(yīng)用

水利工程斷面測繪是為了確保建筑精度與質(zhì)量，以河道為例，確保河道達(dá)到規(guī)定的防洪標(biāo)準(zhǔn)，尤其是如果河道兩岸有大量植被影響常規(guī)測量方法的實(shí)施或者有遮擋物影響導(dǎo)致無法測量，使用RTK技術(shù)就變得十分必要，且能夠有效減少人力與物力消耗，盡早解決問題。

RTK測量具有多重優(yōu)勢，實(shí)時動態(tài)動能可隨時對水利工程、河道等進(jìn)行數(shù)字化、自動化測量，全天候作業(yè)滿足應(yīng)急需求，減少錯漏失誤等情況發(fā)生；其具有的自動導(dǎo)航定位功能可在缺乏明顯斷面標(biāo)識指示的情況下避免流動站與測量點(diǎn)偏離，減少測量失誤，確保及時到位；應(yīng)用此種技術(shù)測量精度高、速度快、機(jī)動性強(qiáng)，尤其是流動站在斷面測量的速度與人行走步幅速度相當(dāng)，采點(diǎn)時間短，滿足多個精度需求的斷面測量工作；RTK技術(shù)自身所具備的自動化與數(shù)字化處理優(yōu)勢可在短時內(nèi)快速計算出成果，比起常規(guī)方法耗時耗力的情況無疑能夠極大的減少工作人員負(fù)擔(dān)，做好數(shù)據(jù)的存儲與處理，提升測量工作的效率與質(zhì)量[2]。比如黃河河道斷面的測量就使用了測量船與RTK基站、流動站準(zhǔn)確完成河道水深的測量。

水利工程多數(shù)以防洪發(fā)電和水利調(diào)度兩大任務(wù)為主，作為影響水庫性能的重要技術(shù)參數(shù)，二者的測量精度直接影響到日常發(fā)電、灌溉、防洪與調(diào)度等事宜，所以需要經(jīng)常對工程斷面進(jìn)行測量，了解庫容情況與泥沙淤積情況，是一種工作量小但是持續(xù)時間長、影響大的任務(wù)。所以，準(zhǔn)確性必須高，采點(diǎn)數(shù)目要多，以達(dá)到精度需求。RTK技術(shù)的出現(xiàn)正是解決以上這些問題的最佳手段。

我們以水庫測量為例進(jìn)行分析，測量時，基準(zhǔn)點(diǎn)假設(shè)接收機(jī)，流動站安裝在兩艘測量船上，分別測定水庫岸線與水深，配合接收機(jī)、聲吶探測儀、計算機(jī)等聯(lián)合使用。選用1：4000測圖比例尺，等深距1m，相鄰測量點(diǎn)距離20m。使用RTK差分技術(shù)定位，聲吶測水深，在觀測條件較好的情況下，考慮到測量船等因素的影響，水底高程點(diǎn)的表達(dá)如下：

（3）

測量船上流動站和基準(zhǔn)站接收到衛(wèi)星信號后對已得平面坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換計算，考慮到其含有系統(tǒng)誤差，所以實(shí)測數(shù)據(jù)和已得數(shù)據(jù)之間的誤差必須進(jìn)行比較，得到系統(tǒng)殘差，并通過無線電臺反饋給流動站上的接收機(jī)，最后得到精確坐標(biāo)值。由于水深測量作業(yè)主要有聲吶測深儀、計算機(jī)、計算軟件及數(shù)據(jù)通信鏈等組成，所以測量作業(yè)要先完成數(shù)據(jù)采集，后進(jìn)行計算處理。數(shù)據(jù)處理時要將其轉(zhuǎn)換為可讀取的格式，與岸上的地形數(shù)據(jù)配合自動生成軟件得到等高線的具體分布情況，并配合其他所得數(shù)據(jù)完成水庫水深和庫容情況的曲線，由此得到的結(jié)果精度高，且省時省力[3]。后續(xù)還要對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行精度驗證，以確保得到最佳結(jié)果。

我們選擇某地區(qū)水庫為精度驗證對象，對水庫上游6個斷面之間的距離做RTK與全站儀復(fù)測比較，比較情況見表1。根據(jù)表1對比情況來看，RTK不僅測量精度高，誤差值小，精度完全控制在厘米級左右，完全滿足水庫斷面測繪工作的需求。

表1 全站儀與RTK精度測量比較結(jié)果

綜上所述，水利工程斷面測繪中RTK技術(shù)的應(yīng)用具有多重優(yōu)勢，實(shí)踐操作可行，誤差小，省時省力，有效規(guī)避了傳統(tǒng)測量方法的多種弊端，保證了測量精度，方便水利工程的管理，值得大力推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]黃會寶，董林，楊自強(qiáng).GPS測量技術(shù)在瀑布溝水庫斷面測量中的應(yīng)用[J].水電自動化與大壩監(jiān)測，2014，35（5）