李旭順（廣東水電二局股份有限公司，廣州 511340）

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GPS RTK技術(shù)在水利工程測(cè)繪中的應(yīng)用分析

李旭順
（廣東水電二局股份有限公司，廣州 511340）

摘 要：本文將對(duì)GPS-RTK技術(shù)基本原理以及GPS-RTK技術(shù)在水利工程測(cè)繪中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)展開(kāi)論述，并分析GPS-RTK技術(shù)在水利工程測(cè)繪中的具體應(yīng)用，以供廣大同行參考。

關(guān)鍵詞：GPS RTK技術(shù)；水利工程測(cè)繪；應(yīng)用

1　GPS-RTK技術(shù)基本原理的概述

RTK（Real - time kinematic）即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法，其能夠有效結(jié)合載波相位測(cè)量以及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是一項(xiàng)新型的GPS測(cè)量方法。RTK技術(shù)主要是由流動(dòng)站接收機(jī)、基準(zhǔn)站接收機(jī)以及數(shù)據(jù)鏈三方面內(nèi)容組合而成，其主要是建立在實(shí)時(shí)處理流動(dòng)站與基準(zhǔn)站的載波相位的基礎(chǔ)之上，通過(guò)已知基準(zhǔn)點(diǎn)（高等級(jí)點(diǎn)）GPS接收機(jī)來(lái)對(duì)可見(jiàn)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)、實(shí)時(shí)的觀測(cè)，并將測(cè)距所得數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，通過(guò)無(wú)限數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，再由流動(dòng)站依照相對(duì)定位原理將接收所得的GPS信號(hào)實(shí)時(shí)計(jì)算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級(jí)的定位精度。GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用給地形測(cè)量、工程放樣以及各項(xiàng)控制測(cè)量帶來(lái)了便利，在很大程度上提升了外業(yè)作業(yè)的效率。

2　GPS-RTK技術(shù)在水利工程測(cè)繪中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1作業(yè)條件要求低

應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)時(shí)，只需要能夠接受到手機(jī)信號(hào)或是達(dá)到“電磁波通視”要求即可，而不需要求兩點(diǎn)間滿(mǎn)足光學(xué)通視。相較于普通測(cè)量方式而言，GPS RTK技術(shù)受氣候條件、照明程度、能見(jiàn)度以及通視條件影響較小，即便在通視受限或兩點(diǎn)間無(wú)法通視、受高層建筑阻擋或樹(shù)林密集、地形復(fù)雜達(dá)到條件下，依舊能夠采用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。

2.2定位精度高

采用GPS-RTK技術(shù)測(cè)量時(shí)，是獨(dú)立采集各個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信息可靠、準(zhǔn)確，沒(méi)有累計(jì)誤差的出現(xiàn)。然而，普通的測(cè)量方法則存在累計(jì)誤差的情況，通常使用同控制點(diǎn)施測(cè)或平差消除法來(lái)控制測(cè)量準(zhǔn)確度。在采用GPS-RTK技術(shù)測(cè)量時(shí)，只需要在特定作業(yè)半徑范圍內(nèi)，且符合基本的GPS -RTK工作條件，信號(hào)充足、移動(dòng)站可以大致對(duì)中、基準(zhǔn)站能精確整平對(duì)中的情況下，通過(guò)GPS -RTK技術(shù)所測(cè)量的數(shù)據(jù)均能達(dá)到厘米級(jí)高精度。

2.3自動(dòng)化程度高

GPS-RTK技術(shù)具有兼容性好、集成化程度高的特點(diǎn)，極易連接計(jì)算機(jī)，能夠裝載各類(lèi)測(cè)繪軟件，并將數(shù)據(jù)快速導(dǎo)入到繪圖軟件當(dāng)中，大大減少人工工作量，減少由于人為失誤而產(chǎn)生的誤差，在很大程度上提高了作業(yè)的精度。

2.4作業(yè)效率高

在普通地形地勢(shì)下，設(shè)立基準(zhǔn)站一次就能夠完成4km半徑范圍內(nèi)的線(xiàn)路勘測(cè)、放樣以及地形圖測(cè)量等測(cè)量工作，在極大程度上減少普通測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量，并減少了布設(shè)圖根控制網(wǎng)這類(lèi)測(cè)繪工作，并且減少搬動(dòng)測(cè)量?jī)x器的次數(shù)。

3　GPS-RTK技術(shù)在水利工程測(cè)繪中的具體應(yīng)用

3.1水下地形測(cè)量

水下地形情況對(duì)于水利工程建設(shè)有著重要的影響，然而由于水下地形是無(wú)法通過(guò)肉眼來(lái)判斷，并且具有較大的復(fù)雜性，因此水下地形測(cè)量是水利工程測(cè)量難度最高的一個(gè)環(huán)節(jié)。普通的水下地形測(cè)量方法主要有全站儀配合測(cè)深儀、三桿分度儀以及六分儀等。但是普通的測(cè)量方法具有工作量較大、需要較大的人力資源，并且測(cè)量范圍較為局限，測(cè)量精度不高等缺點(diǎn)。近年來(lái)，越來(lái)越多的水下地形測(cè)量作業(yè)都采用了GPS-RTK技術(shù)，主要包括海洋測(cè)量軟件、中海達(dá)數(shù)字單（雙）頻測(cè)深儀、徠卡GPS530動(dòng)態(tài)GPS等給水下地形測(cè)量帶來(lái)了極大的便利。通常情況下，在水下地形測(cè)量中應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)主要分為以下幾個(gè)步驟：首先，連接計(jì)算機(jī)、測(cè)深儀以及GPS。其次，采用導(dǎo)航軟件定位測(cè)量船，且引導(dǎo)測(cè)量船航行于特定的測(cè)量斷面上，再由測(cè)深儀與GPS把實(shí)時(shí)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)中。最后，通過(guò)海洋測(cè)量軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并生成水下地形圖或是導(dǎo)出*.dat文件，接著采用南方測(cè)繪cass7.0地形地籍成圖軟件將水下地形圖繪制出來(lái)。根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在水下地形測(cè)量中應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)能夠有效減少工作量，降低工作周期，極大程度的提升了測(cè)量的精準(zhǔn)度。不僅如此，繪制而成的水下地形圖還為建立與管理地理信息系統(tǒng)提供了有利的條件。

3.2加密控制點(diǎn)測(cè)量

控制測(cè)量是開(kāi)展測(cè)量工作前的首要環(huán)節(jié)。由于我國(guó)絕大部分水利工程建設(shè)都位于較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)，相對(duì)而言高等級(jí)控制點(diǎn)數(shù)量偏少。在傳統(tǒng)的測(cè)量方法中，往往是通過(guò)三角網(wǎng)測(cè)量以及測(cè)距儀導(dǎo)線(xiàn)來(lái)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量所得數(shù)據(jù)受外界因素影響較大，測(cè)量精度往往得不到保證，并且工作效率普遍不高。然而在水利工程測(cè)量中應(yīng)用GPS-RTK加密控制點(diǎn)的測(cè)量，能夠大大簡(jiǎn)化工作流程，并且對(duì)工作環(huán)境無(wú)過(guò)高要求，僅需在測(cè)量卻與15km內(nèi)，且具有3個(gè)或以上的高等級(jí)測(cè)量控制點(diǎn)即可，平均測(cè)量30～40個(gè)加密控制點(diǎn)每天，具有較高的工作效率。

3.3數(shù)字化地形圖測(cè)量

在水利工程測(cè)量過(guò)程中，采用GPS-RTK技術(shù)的實(shí)時(shí)獲得坐標(biāo)結(jié)果以及快速定位的優(yōu)勢(shì)，能夠在特定測(cè)量環(huán)境中測(cè)量地形。并利用數(shù)據(jù)采集的功能來(lái)測(cè)量地形點(diǎn)，或是結(jié)合實(shí)際地形來(lái)進(jìn)行測(cè)量設(shè)定。最后將所采集到的地形點(diǎn)進(jìn)行成圖處理一生產(chǎn)數(shù)字化管道地形圖。在此過(guò)程中可以單人完成地形點(diǎn)的采集工作，大大減少了工作周期與人力資源的使用。

3.4施工放樣測(cè)量

在水利工程測(cè)量過(guò)程中，采用GPS-RTK技術(shù)隨機(jī)軟件中放樣的功能來(lái)進(jìn)行曲線(xiàn)、直線(xiàn)以及點(diǎn)的放樣，將實(shí)現(xiàn)設(shè)定好的已知坐標(biāo)輸入，并以此作為目標(biāo)點(diǎn)與參考點(diǎn)。將流動(dòng)站實(shí)際所處位置坐標(biāo)作為修正點(diǎn)，將目標(biāo)點(diǎn)與修正點(diǎn)間所出現(xiàn)的偏移距離在電子手簿屏幕上以圖形的方式顯示出來(lái)，并依照指示移動(dòng)流動(dòng)站，直至達(dá)到規(guī)定的精度為止。除此之外還能夠采用與上述方法相同的方法來(lái)來(lái)尋找已知坐標(biāo)點(diǎn)。

4　結(jié)束語(yǔ)

總而言之，相較于傳統(tǒng)測(cè)量方法而言，GPS-RTK技術(shù)具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。在水利工程測(cè)繪中應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)不但能夠突破測(cè)量過(guò)程中的地理環(huán)境以及氣候條件的限制，而且還能在極大程度上減少了物力與人力的投入，大幅提升水利工程測(cè)繪效率以及測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.081