□包德高（遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院）

0 前言

在當今的水利工程領(lǐng)域中，隨著社會生產(chǎn)力不斷的發(fā)展，GPS這種技術(shù)也在此領(lǐng)域中開始大大的推廣使用了，但是這項技術(shù)也不是完美的。通過使用三角測量，可以彌補一些GPS所受的限制，保證精度的要求。

1 G PS的發(fā)展現(xiàn)狀

GPS這種全球定位技術(shù)是美國研發(fā)的一種導航系統(tǒng)，它的特點就是全球連續(xù)實時定位，可以為有需求的用戶們提供相當精準的定位，包括所需的坐標、速度等相關(guān)的信息。GPS定位技術(shù)包括以下兩方面：一是單點的定位，二是相對的測地的定位。一般情況下，前者是主要的應(yīng)用方式。GPS主要由兩個部分組成的，一個是空間衛(wèi)星群，另一個是地面監(jiān)控系統(tǒng)?？臻g的衛(wèi)星群一般在6個軌道是均勻分布的，它的軌道和赤道之間的傾角大約55°左右，這樣的分布可以保證成功的接收4到11個GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號。

RTK技術(shù)是一種實時的動態(tài)定位技術(shù)，這種技術(shù)是載波相位動態(tài)實時差分技術(shù)的簡稱。它是根據(jù)載波相位的觀測值來進行的，它可以不間斷地為用戶提供所測的站點在指定的三維坐標的定位結(jié)果，其相應(yīng)的精度要求也可以達到厘米級，具體要求見表1。在這種技術(shù)的作業(yè)模式下，基準站是通過無線電的數(shù)據(jù)鏈條把它所觀測的結(jié)果和測站的坐標信息一并發(fā)送給流動站。而流動站不但可以接收基準站的載波相位信息，還接收通過GPS衛(wèi)星傳輸?shù)南鄳?yīng)載波相位信息，并組成相位差分觀測值從而進行實時的定位。載波相位差分GPS可以分成兩種類別：一個是基準站把載波的相位修正量發(fā)送給所需的用戶站，從而改正相應(yīng)的載波相位，進而可以求解坐標；另一個方面就是把基準站所采集的載波相位發(fā)送給所需的用戶進行求差，從而進一步的解算坐標。事實上，第一種類別是屬于準RTK技術(shù)，而第二種類別才是真正的RTK技術(shù)。如果想要取得高精度的實時動態(tài)坐標，RTK儀器現(xiàn)在一般采用的是載波相位差分進行測量。而在進行載波相位差分測量的關(guān)鍵一點是要求進行取整周模糊度。

表1 G PS測量基本要求表

2 G PSR TK缺陷

隨著國家經(jīng)濟社會的發(fā)展，我國水利工程也有了很好的發(fā)展機遇，給水利勘察和設(shè)計提出了更高的要求伴隨相關(guān)領(lǐng)域軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的發(fā)展，這個行業(yè)也開始逐漸的CAD化，為后期一系列相關(guān)的工作提供了便利，包括勘察、設(shè)計施工和管理等。RTK(Real Time Kinematic)技術(shù)是載波相位動態(tài)實時差分技術(shù)的簡稱，它具有高效率的實時動態(tài)，定位技術(shù)，可以在作業(yè)現(xiàn)場提供經(jīng)過檢驗的測量成果，而且可以在保證精度的狀態(tài)下，擺脫后處理的負擔和外業(yè)返工的困擾。但目前情況下，實際的測量工作仍然使用比較多的是全站儀，容易受到各方面因素的影響，如強度大、效率低、周期長等相關(guān)因素，勘察領(lǐng)域中引入GPS這種技術(shù)就非常必要了。然而GPS剛剛應(yīng)用，需深入推廣。另外，這也與衛(wèi)星的信號質(zhì)量有密切關(guān)聯(lián)。眾所周知，一般衛(wèi)星的信號在穿越大氣層的時候，都會受到電離層、對流層的影響，如電離層的折射、對流層的延遲的影響等，這些因素都會使衛(wèi)星信號的質(zhì)量受到或多或少的干擾，進而影響到衛(wèi)星信號的傳輸質(zhì)量，在這樣的情況下，一些地區(qū)就會因此而不能使用RTK進行測量。一般情況，在GPSRTK的整個定位的過程當中，誤差的來源一般分為以下3類：第一類誤差主要是由于用戶的接收機是公有的，這樣就可能導致類似于衛(wèi)星鐘誤差、星力誤差、傳播的延遲誤差等這樣的誤差情況，第二類誤差主要來源于每一個用戶的設(shè)備都是固有的，它可能帶來如下誤差，如內(nèi)部的噪聲、信號被干擾、氣象條件的影響誤差，接收機位置帶來的誤差，坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換帶來的誤差等等。第三類誤差來源于基準轉(zhuǎn)換的誤差。例如，已知的控制點可能存在誤差，坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的誤差，大地水準面差距的內(nèi)插誤差等，考慮到這項技術(shù)可能會受到區(qū)域性的大地水準面精度、坐標系統(tǒng)不一致等多方面的影響，GPS RTK的高程精度就一直被認為是不可靠的。鑒于上述原因，這項技術(shù)在我國的高程精度測量工作中就很少被采用。如果需要用到本地區(qū)的參考橢球面來作為基準，還需要考慮到在本地的橢球面和WGS-84橢球面之間所存在的差異，這是考慮到GPSRTK這項技術(shù)所測得的是以WGS-84橢球面作為基準的大地高，因此說需要對兩個橢球面之間的高程異常差來進行考慮。

3 三角測量的優(yōu)勢

基于上述關(guān)于GPS的一些缺陷所在，三角測量的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了，由于三角測量被人所熟知，并且這項技術(shù)的操作也較為簡單，所受的限制也較少，尤其是精密三角測量。精密三角測量使用的是兩臺精度相當高的智能全站儀，并且也進行了改進，可以做到雙向觀測，減少了大氣折射等帶來的不利影響，RTK技術(shù)主要是根據(jù)所載波相位觀測值來進行實時差分的。它是這個領(lǐng)域的一個新突破。眾所周知，不管是靜態(tài)方式的定位，還是準動態(tài)方式的一個定位模式，如果數(shù)據(jù)處理的速度滯后了，不能夠?qū)崟r的計算出定位的結(jié)果，同時也無法對數(shù)據(jù)進行檢核，這樣就很難保證數(shù)據(jù)的有效性了。然而日常工作中，誤差引起結(jié)果的不合格導致返工的事情常有發(fā)生。想要解決這個問題，就需要延長觀測的時間，從而保證所測量數(shù)據(jù)的可靠程度，但是這樣會影響到測量的工作效率。

PTK系統(tǒng)一般情況下包括兩種定位模式，一種是快速的靜態(tài)定位，還有一種就是動態(tài)定位。這兩種模式的相互結(jié)合使用在水利工程中更加完美。首先，對于第一種定位方式，要求GPS靜止觀測，同時要接收衛(wèi)星的同步數(shù)據(jù)，進而可以保證實時求出所需的三維坐標。一旦求出的坐標穩(wěn)定，并且符合精度方面的要求，就可以結(jié)束觀測了。一般的控制測量采用的是控制網(wǎng)加密，但是如果采用常規(guī)的測量方法，容易受到天氣的影響，惡劣的環(huán)境下是難以順利實施的，但是采用PTK系統(tǒng)，就可以獲得很好的效果。一般情況下定位一點的時間僅為5～10 min。隨著國家科技水平的進一步提高，這種技術(shù)也會隨著提高，所需的時間也會進一步縮短。那么在水利工程領(lǐng)域就可以用來替代全站儀進行測量。RTK這項技術(shù)測量可以做到快速定位，同時也可以實時掌握其結(jié)果。在進行測量時，第一步是根據(jù)地形來估量，然后就可以形成數(shù)字化的管道地形圖。對于采集地形點，完全可以一個人完成，這樣既節(jié)省時間更節(jié)約人力。盡管這項技術(shù)和傳統(tǒng)的方法相比，優(yōu)勢較多，但是它也有劣勢所在，其一，受衛(wèi)星的影響，在一些樹木眾多、深林茂密的地區(qū)，衛(wèi)星信號就會被遮蓋，從而受到影響，這樣就會使得這些地區(qū)的定位受到影響，產(chǎn)生一些假定位的現(xiàn)象；其二，衛(wèi)星信號穿越大氣層時，受到對流層等干擾影響，這樣就導致一些地區(qū)不能夠使用這項技術(shù)。

4 結(jié)語

綜上所述，文章對GPS RTK進行了詳實論述，并對其缺陷進行了相關(guān)的分析，結(jié)合三角測量法發(fā)展狀況進行對比分析，突出了三角測量法在其相關(guān)領(lǐng)域中的優(yōu)勢所在。通過文中對比研究分析，為三角測量更加廣泛地應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。