◎ 王桂平　山東省萊蕪市雪野水庫管理處

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GPS-RTK技術(shù)在水利測繪中的應(yīng)用

◎ 王桂平山東省萊蕪市雪野水庫管理處

摘要：近年來，憑借強(qiáng)大技術(shù)優(yōu)勢，GPS-RTK已廣泛應(yīng)用于各大水利工程建設(shè)中。實(shí)踐證明，GPS-RTK技術(shù)在保障偏遠(yuǎn)落后、環(huán)境條件惡劣的地區(qū)水利測繪工作的順利進(jìn)行具有重要意義。對此，本文以GPS-RTK技術(shù)為研究點(diǎn)，簡要介紹了GPS-RTK定位系統(tǒng)原理與使用，闡述了GPS-RTK技術(shù)在水利測繪工作中的優(yōu)勢和特點(diǎn)，并通過實(shí)際案例進(jìn)行了準(zhǔn)確分析，最后指出了該技術(shù)存在的相關(guān)問題即指導(dǎo)意見，便于相關(guān)技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK技術(shù) 水利測繪 技術(shù)研究

多年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水利工程建設(shè)也得到了前所未有的發(fā)展，眾多大型水利工程坐落于偏遠(yuǎn)山區(qū)，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活環(huán)境的改善做出了巨大貢獻(xiàn)。水利測繪工作是水利工程建設(shè)的重要一環(huán)，而偏遠(yuǎn)地區(qū)環(huán)境條件惡劣，測量和施工都存在許多困難。GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其特點(diǎn)是全天候、連續(xù)性和全球性。在水利水電工程建設(shè)中，隨著GPS技術(shù)的發(fā)展，動(dòng)態(tài)測量技術(shù)（RTK）日益興起。GPS-RTK定位系統(tǒng)結(jié)合了GPS定位功能及動(dòng)態(tài)測量技術(shù)，具有操作簡單、使用方便、精準(zhǔn)度高等優(yōu)點(diǎn)，在偏遠(yuǎn)地區(qū)的水利測繪工作中得到了廣泛應(yīng)用，受到技術(shù)人員一致好評。

1.GPS—RTK定位系統(tǒng)概述

在水利工程建設(shè)中，GPS-RTK系統(tǒng)的使用能夠?qū)y繪點(diǎn)所在位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，且誤差極小，測量數(shù)據(jù)可靠度高。研究表明，只有GPS在進(jìn)行定位時(shí)，往往容易受到多種因素的影響，靜態(tài)測量方式不僅麻煩，精準(zhǔn)度也不高。GPS-RTK定位系統(tǒng)進(jìn)行測繪工作時(shí)，以GPS技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合動(dòng)態(tài)測量RTK技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了將GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)結(jié)合的理念。其中RTK技術(shù)的作用通過以下形式表現(xiàn)：RTK技術(shù)的運(yùn)用通過GPS接收機(jī)對GPS衛(wèi)星采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，包括達(dá)標(biāo)衛(wèi)星個(gè)數(shù)以及PDOP值等信息，接著GPS接收機(jī)能夠?qū)⑺鸭降男畔⒑蛿?shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算和處理，最后便得到準(zhǔn)確性較高的測量數(shù)據(jù)。

GPS-RTK定位系統(tǒng)包括地面控制系統(tǒng)、衛(wèi)星接收設(shè)備以及空間衛(wèi)星群等部分。地面監(jiān)控系統(tǒng)的作用主要在于通過主控站計(jì)算衛(wèi)星星歷、保證衛(wèi)星運(yùn)行參數(shù)正常等。空間衛(wèi)星群用于發(fā)送GPS衛(wèi)星信號，以完成最終信息接收和導(dǎo)航工作。GPS-RTK定位系統(tǒng)采用地固坐標(biāo)系統(tǒng)以及空間固定坐標(biāo)系統(tǒng)組成，能夠根據(jù)測量實(shí)際情況精準(zhǔn)體現(xiàn)坐標(biāo)位置，改善觀測效果。

2.GPS—RTK在水利水電測繪中的優(yōu)勢

2.1GPS RTK測量技術(shù)的特點(diǎn)

GPS RTK測量技術(shù)具有如下特點(diǎn)：①定位精度高，數(shù)據(jù)可靠。GPS RTK系統(tǒng)的采用集合了全球定位系統(tǒng)技術(shù)以及動(dòng)態(tài)測量技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)位置精準(zhǔn)定位，數(shù)據(jù)傳遞誤差小。甚至在一定范圍內(nèi)，其平面和高程測量精準(zhǔn)度達(dá)到厘米級。②集成化程度高，自動(dòng)化功能強(qiáng)：工程實(shí)踐表明，RTK技術(shù)可以完成多種內(nèi)、外測繪工作，流動(dòng)站也可以通過相應(yīng)軟件完成多種測繪工作，大大較少了工作人員強(qiáng)度，減少了誤差。③工作效率高：GPS RTK測量通常只需一個(gè)工作人員操作移動(dòng)站即可完成半徑為四千米的觀測區(qū)，加快了作業(yè)速度，提高了效率。④對作業(yè)環(huán)境要求低，可實(shí)現(xiàn)全天候：RTK獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢使得測繪工作受氣候條件、季節(jié)、可見度等因素的影響較小。尤其是在地形復(fù)雜、障礙物較多的特殊環(huán)境下，GPS RTK技術(shù)依然可以做到游刃有余，這是傳統(tǒng)測量方法所不能相提并論的。這種幾乎不受限制的測量技術(shù)也使得該系統(tǒng)能輕易實(shí)現(xiàn)全天候、高精度作業(yè)。

2.2GPS—RTK在水利水電測繪中的優(yōu)勢

GPS—RTK技術(shù)結(jié)合了GPS全球定位系統(tǒng)以及動(dòng)態(tài)RTK技術(shù)，GPS—RTK在水利測繪中的優(yōu)勢可以通過GPS技術(shù)和RTK技術(shù)長處分別闡述。

GPS在水利測繪工作中的運(yùn)用，能夠在很大程度上避免測量站間因通視度不高帶來的困擾。全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用能夠確保工程施工作業(yè)按照圖紙要求嚴(yán)格進(jìn)行，較傳統(tǒng)施工方式而言，提高了施工效率，縮短了施工周期。另一方面，通過GPS測量技術(shù)觀測，還具有設(shè)備操作簡單、自動(dòng)化程度高、觀測時(shí)間短等優(yōu)勢。

RTK技術(shù)在水利測繪工作中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下方面：（1）不同測量站之間觀測數(shù)據(jù)獨(dú)立，不會(huì)產(chǎn)生誤差積累。（2）RTK技術(shù)具有全天候的特點(diǎn)，能做到對數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。此外，RTK測量技術(shù)所具有的專業(yè)測繪軟件能夠快速生成電子地圖，并參照得出數(shù)據(jù)，開展施工工作。（3）工程測量精度的提高：RTK技術(shù)的使用能夠做到快速定位目標(biāo)點(diǎn)和坐標(biāo)，并進(jìn)行準(zhǔn)確測定。與傳統(tǒng)測量方式相比，大大較少了不必要的測量工作，減輕工作量的同時(shí)還保證了測量精度的準(zhǔn)確。

3.GPS—RTK在水利水電測繪中應(yīng)用的案例分析

3.1工程概況

位于山東省萊蕪市的雪野水庫是我國上世紀(jì)50年代興建的一座大（Ⅱ）型水庫。總庫容水庫控制流域面積444平方千米，總庫容2.21億立方米，興利庫容1.12億立方米，死庫容280萬立方米。雪野水庫增容一期工程自2014年9月實(shí)施，該水庫工程建設(shè)中的測量工作主要包括庫區(qū)地形圖、大壩觀測工程、庫內(nèi)護(hù)岸工程、環(huán)庫路工程、庫區(qū)浸沒影響處理、6座橋梁工程等。水庫地理位置環(huán)境條件復(fù)雜，通視條件差。為確保測量精度，減少測繪工作人員勞動(dòng)量，最終采用GPS—RTK技術(shù)完成項(xiàng)目測繪工作。

3.2GPS—RTK測量工作流程

GPS—RTK測量工作主要從以下工作入手：（1）收集現(xiàn)場資料，獲取控制點(diǎn)。包括控制點(diǎn)的坐標(biāo)、坐標(biāo)系、等級等。（2）求測區(qū)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)：即通過相應(yīng)方法將觀測坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為工程施工自定義坐標(biāo)。通常選用搞死平面投影法。當(dāng)測定區(qū)域內(nèi)存在國家坐標(biāo)系的點(diǎn)事，可以直接選用。自定義坐標(biāo)系的采用可以選擇某一投影面，對中央子午面、投影橢球高進(jìn)行再定義，并現(xiàn)場測定基線長度，計(jì)算基線端點(diǎn)平面坐標(biāo)，最后利用隨機(jī)軟件求解。（3）選擇基準(zhǔn)站位置：GPS—RTK測量系統(tǒng)具有很高的靈敏度，基準(zhǔn)站可以架設(shè)在任意點(diǎn)上。本工程中將基準(zhǔn)點(diǎn)選在了庫區(qū)山頭上，通過提高急轉(zhuǎn)站天線的高度實(shí)現(xiàn)通訊順暢。對于渠道的測量，依據(jù)流動(dòng)站和基準(zhǔn)站的位置相應(yīng)移動(dòng)基準(zhǔn)站位置。（4）測前質(zhì)量檢查：本工程測量過程中采取了已致電檢核比較法和重測比較法兩種方法進(jìn)行檢核，以保證精確度。（5）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到可存儲(chǔ)的文件格式如DAT文件數(shù)據(jù)格式、RTK文件數(shù)據(jù)格式。便于后期數(shù)據(jù)的查看、修改。

4.GPS-RTK技術(shù)的局限性與質(zhì)量控制

盡管GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)勢是顯而易見的，但不得不說，GPS-RTK技術(shù)的使用受到許多限制。主要表現(xiàn)在兩下方面：①受衛(wèi)星狀況限制：在高山峽谷、高樓密集地區(qū)，衛(wèi)星信號容易本阻擋，產(chǎn)生假定位現(xiàn)象。②數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)木窒扌裕簾o線電信號的傳輸受環(huán)境影響因素較大，各種干擾信號源的新宿都會(huì)在一定程度上影響到數(shù)據(jù)鏈的傳輸，影響到測量的精準(zhǔn)度。

為保證測量的精準(zhǔn)性，對測量工作進(jìn)行測量質(zhì)量控制是必要的?？梢酝ㄟ^以下方式實(shí)現(xiàn)：①電臺(tái)頻率控制：電臺(tái)頻率的穩(wěn)定是保證測量精度的關(guān)鍵，在存在干擾或數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定區(qū)域可采取選擇多種電臺(tái)進(jìn)行傳輸，以保證傳輸質(zhì)量。②對點(diǎn)進(jìn)行校正：在完成初始化工作后，重測周圍測過的點(diǎn)，將兩次測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。只有在數(shù)據(jù)誤差在允許范圍內(nèi)方可進(jìn)行下一步測量。

5.結(jié)語

實(shí)踐表明，GPS-RTK技術(shù)在水利測繪工作中的應(yīng)用是水利工程勘測作業(yè)的偉大變革，這項(xiàng)技術(shù)的使用在減少勘測人員測繪工作量、保障數(shù)據(jù)精度和可靠性方面具有重要意義。這項(xiàng)技術(shù)已普遍為相應(yīng)技術(shù)人員所接受。值得注意的是，目前我國GPSRTK技術(shù)仍不完善，它的使用依然存在一定的局限性，但我們相信，隨著科技的進(jìn)步和測量技術(shù)的不斷發(fā)展完善，未來GPS-RTK技術(shù)在水利測繪工作中的應(yīng)用將會(huì)有更加廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

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