陳軍

摘 要：隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，測繪技術(shù)也在不斷升級與創(chuàng)新。在我國水利工程建設(shè)中，現(xiàn)代測繪技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用，水利工程建設(shè)已離不開現(xiàn)代測繪技術(shù)的支持?；诖耍疚膹漠?dāng)前水利干渠工程測繪技術(shù)的類型和應(yīng)用分析入手，探討了其中存在的缺陷，并以南水北調(diào)中線工程為例對測繪技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，最后對現(xiàn)代測繪技術(shù)用于水利工程和水利干渠的趨勢進(jìn)行了前瞻。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代測繪技術(shù) 水利干渠 缺陷 南水北調(diào)中線工程

1.引言

水利干渠工程作為現(xiàn)代水利工程的重要組成部分，主要目的是協(xié)調(diào)全國各地水資源分配不均勻的現(xiàn)狀，比如南水北調(diào)工程。水利干渠工程能夠很大程度上滿足人們的用水需求，但是也存在一定的難度，主要集中于以下兩個方面：范圍廣、時間長、跨度大，對于測繪技術(shù)的要求比較嚴(yán)格，且要求在一定時間內(nèi)完成；測繪儀器的要求精度高，必須實(shí)時地在多個采樣點(diǎn)取樣。因此，如何根據(jù)測繪工程的不同，選擇測繪手段，并保證工程能夠快速、高效地完成已成為當(dāng)前測繪學(xué)家的研究熱點(diǎn)。

2.當(dāng)前水利工程中測繪技術(shù)

2 . 1新型技術(shù)RTK的應(yīng)用

2.1.1RTK技術(shù)基本原理

RTK技術(shù)是一種新型的測繪技術(shù)，是測繪工程實(shí)現(xiàn)在野外實(shí)時測繪的標(biāo)志性技術(shù)。GPS-RTK技術(shù)是將GPS系統(tǒng)與RTK技術(shù)結(jié)合起來，是GPS系統(tǒng)得以應(yīng)用的里程碑式技術(shù)。該技術(shù)通過監(jiān)測載波相位觀測值，利用RTK技術(shù)進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算精度可以達(dá)到厘米級。GPS-RTK兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合為測繪領(lǐng)域帶來了新的曙光。RTK技術(shù)運(yùn)行過程中，必須由至少兩臺GPS移動站配合進(jìn)行。GPS-RTK聯(lián)用技術(shù)的運(yùn)行應(yīng)該保證實(shí)時跟蹤至少4顆衛(wèi)星，且每一顆衛(wèi)星的發(fā)射的信號強(qiáng)度也有一定要求。通常來說，GPS的監(jiān)測是基于一臺GPS定位建成的基準(zhǔn)站和多臺GPS定位組成的流動站?；鶞?zhǔn)站和流動站的測定原理基本相似，二者相互配合，完成對數(shù)據(jù)的監(jiān)測，缺一不可。其原理都是通過衛(wèi)星監(jiān)測，由基準(zhǔn)站向流動站提供所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，流動站經(jīng)過一系列運(yùn)算，分析結(jié)果為厘米級精度為止，從而達(dá)到數(shù)據(jù)的成功傳輸，并形成對于這些衛(wèi)星的實(shí)時動態(tài)監(jiān)測。

2.1.2RTK技術(shù)的主要特點(diǎn)

（1）各監(jiān)測站的位置設(shè)定更為自由。傳統(tǒng)監(jiān)測站要完成實(shí)時監(jiān)測，必須保證各監(jiān)測站之間的位置在能夠互相通視的范圍之內(nèi)?，F(xiàn)在所采用的新型GPS技術(shù)相比傳統(tǒng)技術(shù)而言，能夠更加靈活地設(shè)定監(jiān)測站所在位置，無需保證是否在相互的通視范圍，僅保持監(jiān)測站能夠?qū)崟r檢測信號即可。因此，GPS技術(shù)需要保證監(jiān)測站上空開闊，能夠及時監(jiān)測到GPS信號和衛(wèi)星所傳輸信號。

（2）覆蓋范圍廣。傳統(tǒng)監(jiān)測手段需要保證監(jiān)測站位置在彼此的通視范圍，這在很大程度上限制了監(jiān)測站的廣泛建立，因此覆蓋范圍較窄。采用RTK測量技術(shù)，不僅可以避免監(jiān)測站位置的沖突，還可以拓寬監(jiān)測覆蓋面積。只要在15km的范圍內(nèi)，有大于3個監(jiān)測點(diǎn)，就可以實(shí)時計(jì)算出相應(yīng)參數(shù)。因此，RTK測量技術(shù)覆蓋范圍廣泛，有效避免了傳統(tǒng)測量技術(shù)的缺點(diǎn)。

（3）測量準(zhǔn)確度高。GPS測試技術(shù)能夠?qū)崟r傳輸有效數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性，從而保證測量精度。目前，在動態(tài)測試情況下，GPS測試精度可以達(dá)到10-±20 mm，該精度已經(jīng)能夠滿足一般情況下的精度要求。動態(tài)測試情況下，GPS測試精度可以達(dá)到5mm+1ppm，GPS測量的優(yōu)勢還會隨著測量相對距離的增加而增加。

（4）完成監(jiān)測所需時間較短。隨著科技的不斷發(fā)展，GPS測量技術(shù)也在發(fā)生著日新月異的變化?，F(xiàn)在，GPS測量技術(shù)的監(jiān)測時間維持在1-2小時。如果采用靜態(tài)定位法，所需時間會縮短為20分鐘，如果采用動態(tài)定位法，所需時間會更短，可能只需幾秒而已。

（5）能夠更加具體的提供位置信息。GPS測量技術(shù)能夠同時進(jìn)行三維監(jiān)測，提供三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，因此所提供的信息更加準(zhǔn)確，可達(dá)到更高的精度要求。

（6）操作流程簡單。GPS-RTK測量技術(shù)比傳統(tǒng)測量技術(shù)方便操作，只要完成架設(shè)工作，工作人員進(jìn)行幾項(xiàng)簡單的工作，如儀器的開啟與關(guān)閉，量取儀器高度以及及時檢查儀器是否處于正常的工作狀態(tài)，就能保證數(shù)據(jù)的正常獲得。在測量過程中，測量人員應(yīng)該攜帶GPS走到測量點(diǎn)，完成對于數(shù)據(jù)的獲取、記錄、分析、計(jì)算工作。

（7）工作時間長。只要保證有足夠強(qiáng)度的信號，GPS測量技術(shù)就能保持工作狀態(tài)。GPS衛(wèi)星在全球各地合理分布，基本不受天氣約束。

2 . 2 GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

作為首批中小河流治理項(xiàng)目的代表，唐河治理工程備受矚目。唐河河道較長，河道內(nèi)外高度差距較大，且周圍樹木較多，導(dǎo)致其通視條件較差。采用傳統(tǒng)的測量技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測。因此，在唐河的治理工程中采用了新型的GPS-RTK技術(shù)。主要目的是測量河道的橫縱截面，描繪出唐河的地形圖，確保施工便利。施工階段存在的測量任務(wù)有放線測量、工程完工時的驗(yàn)收測量等。

傳統(tǒng)的測量方法耗時耗力，首先要在測試區(qū)間合理布置控制點(diǎn)，且各控制點(diǎn)必須在各自通視區(qū)內(nèi)，然后進(jìn)行圖根點(diǎn)的布置，并對地形地貌等進(jìn)行測量，且與控制點(diǎn)的布置相同，圖根點(diǎn)的布置也要在相互通視區(qū)內(nèi)。這種傳統(tǒng)方法不僅測量精度不高，還十分耗損人力，完成一次粗略測量需要3-4人協(xié)同工作，且一旦發(fā)現(xiàn)有漏洞存在，就要重新測量。

采用GPS-RTK技術(shù)不僅能保證測量精度，更大大地減少了人力耗損。在測量過程中，只需要測量人員手持GPS在測量點(diǎn)停留幾秒，就能夠獲得精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，由專業(yè)人員分析，獲得所需測量值。

從唐河治理工程可以看出，GPSRTK技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比，方便快捷，不僅能在較短時間內(nèi)完成工程的測量，還提升了工程精度，減少了人力的損耗，大大提高了工程的效率。

3.現(xiàn)有技術(shù)的缺陷

盡管GPS-RTK測量技術(shù)有著眾多好處，不僅能夠保證測量精度，還能夠更加高效地完成工程測量。然而，任何一項(xiàng)技術(shù)都有其缺點(diǎn)，GPSRTK測量技術(shù)也是一樣，目前，這項(xiàng)技術(shù)存在的缺點(diǎn)主要概括為以下幾個方面：

3. 1數(shù)據(jù)傳輸過程仍需要時間

GPS-RTK測量技術(shù)雖然能夠很快地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取和處理，但是在數(shù)據(jù)從獲得到處理階段，仍然需要一定的傳輸過程，不能夠?qū)崟r傳輸?shù)教幚砣藛T處。這樣就會導(dǎo)致業(yè)內(nèi)電腦無法及時獲得數(shù)據(jù)，不能對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

3.2地下數(shù)據(jù)的獲取仍然存在一定難度

在測量地下數(shù)據(jù)時，誤差很大，不能獲得精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，后續(xù)分析自然也會存在一定的誤差。

3.3目前GPS-RTK測量技術(shù)發(fā)展仍有待完善

雖然GPS-RTK測量技術(shù)能夠基本上滿足測量需求，其優(yōu)點(diǎn)顯而易見，但是進(jìn)行水下測量仍存在很大難度，不能實(shí)時獲取數(shù)據(jù)，因此，該技術(shù)仍有待完善和開發(fā)。

3.4歷史原因的影響

我國在工程歷史上存在四套不同的標(biāo)準(zhǔn)，分別是高層測量標(biāo)準(zhǔn)和平面測量標(biāo)準(zhǔn)各兩套。因此，GPS-RTK測試技術(shù)的實(shí)施也存在很大問題。

4.以南水北調(diào)中線工程為例的測繪應(yīng)用

因?yàn)槲覈Y源分布不均勻，于是國家開啟了南水北調(diào)工程，將水資源從漢江一帶調(diào)到華北以及西北地區(qū)，均衡我國水資源的分配，改變?nèi)A北西北地區(qū)缺水的困境。南水北調(diào)工程主要分為三條工程線路，分別是位于東部的東線工程，位于汗水和丹江口的中線工程和位于青藏高原的西線工程。

2014年，中線工程已經(jīng)正式通水。將其中的某一干渠作為研究對象，重中之重就是完成該干渠的平面控制測量工作。傳統(tǒng)的測量手段較為緩慢，精度不高，且人力損耗大，過程冗繁。采用新型GPS-RTK測量技術(shù)，能夠在減少人力損耗的情況下，快速完成測量過程，且測量結(jié)果精度高，不需要重復(fù)測量，過程簡單便利，不受天氣等因素影響。

然而，在實(shí)際測量過程中仍然存在一定的問題，表現(xiàn)最為明顯的就是干渠周邊的農(nóng)田和樹木阻礙了信號傳輸，使得GPS-RTK測量技術(shù)運(yùn)行不暢?；诖?，網(wǎng)絡(luò)信號傳輸技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)能夠準(zhǔn)確獲取三維數(shù)據(jù)，精度高，尤其在層巒疊嶂的高山區(qū)更為精準(zhǔn)，能夠有效地避免信號被樹木農(nóng)田遮擋的問題。

5.結(jié)論與發(fā)展趨勢

水是人類賴以生存的重要資源，我國水資源分布不均勻的現(xiàn)狀導(dǎo)致了華北西北地區(qū)極度缺水。針對這種情況，我國政府及時采取措施，開啟了南水北調(diào)等工程。在這些工程的實(shí)時測量過程中，傳統(tǒng)的測量技術(shù)較耗損人力，且獲取數(shù)據(jù)精度較低，因此，GPS-RTK測量技術(shù)取代傳統(tǒng)測量技術(shù)成為主流。只要保證信號接收正常，GPS-RTK測量技術(shù)就能正常運(yùn)行，獲得數(shù)據(jù)精度高，時間短，且不受天氣等條件影響。然而，GPS-RTK測量技術(shù)也存在弊端，無法準(zhǔn)確獲取地下數(shù)據(jù)。在日后的測量工程中，GPSRTK測量技術(shù)必然會得到更好的開發(fā)與利用。

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