孫遜，黃涌，江玉明，王勇

（長江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443002）

北斗RTK 是基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的RTK 技術(shù)，利用載波相位觀測值進行實時動態(tài)相對定位，可視衛(wèi)星多，衛(wèi)星高度角大；能兼容其他3 大定位系統(tǒng)，并可自由切換，保證高標準定位精度。北斗RTK 可以接受GPS、GLONASS、BDS 等導(dǎo)航衛(wèi)星信號，且“北斗”特有的IGSO 衛(wèi)星設(shè)計，對中國區(qū)域進行了局部增強，在我國領(lǐng)土范圍內(nèi)理論上不會存在必然的信號盲區(qū)，比GPS-RTK 具有更好的信號接收能力，在山林、峽谷、樓房密集地區(qū)也可得到固定解。

本文采用北斗RTK的方法進行表面流速流向觀測，在三峽——葛洲壩兩壩間蓮沱、石牌河段進行了測試，結(jié)果表明北斗網(wǎng)絡(luò)RTK 在峽谷河段進行表面流速流向觀測具有可行性，該方法也提高了觀測成果的整體質(zhì)量。

1 表面流速流向觀測

1.1 技術(shù)發(fā)展

我單位一直致力于表面流速流向觀測技術(shù)上的創(chuàng)新和發(fā)展，經(jīng)歷了經(jīng)緯儀交會法、全站儀自動跟蹤法、GPS 定位法三個階段，與之對應(yīng)的浮標也在不斷改進[1]。GPS 定位法雖然是一種直接便利的測量方法，但它有一個核心缺陷，高度依賴于GPS 全球定位系統(tǒng)。

在平原地區(qū)，GPS 全球定位系統(tǒng)的信號基本可以做到全覆蓋，但在我單位的轄區(qū)內(nèi)，特別是三峽大壩至葛洲壩兩壩間的航道流域內(nèi)基本是高山林立，GPS 信號的覆蓋率并不理想。石牌至南津關(guān)流域，航道寬度較窄，且航道兩側(cè)有高達數(shù)百米的高山阻擋，形成了峽谷河段。在此區(qū)域內(nèi)使用GPS 直接測量法往往效果一般，需要多次重復(fù)測量，在星況不佳的情況下有時甚至無法完成測量，同時，由于三峽大壩至葛洲壩區(qū)域各類雷達站、通訊站數(shù)量較多，電磁波之間的互相干擾也會導(dǎo)致GPS信號不佳，因此GPS 直接測量法在某些情況下也是無法完成測量工作的。為應(yīng)對這類情況，全站儀自動跟蹤法作為保留方案依然在具體的生產(chǎn)工作中發(fā)揮作用。在我國北斗定位系統(tǒng)完成組網(wǎng)的現(xiàn)今，改變對GPS 全球定位系統(tǒng)的單一依賴，采用北斗方法進行表面流速流向觀測非常有必要，克服現(xiàn)有航道表面流速流向測量技術(shù)短板，解決傳統(tǒng)GPS 在三峽-葛洲壩兩壩間水域峽谷河段數(shù)據(jù)易丟失等問題。

1.2 流動站模式測試

本次測試的重點是流動站單北斗模式網(wǎng)絡(luò)RTK 空間可用性測試，測試區(qū)域為三峽-葛洲壩兩壩間蓮沱至東娃子河段水域，測試區(qū)域航道寬度一般不超過500 米，兩岸均有數(shù)百米的高山，屬于較為典型的峽谷河段。

在測量船進行連續(xù)定位，以連續(xù)地形測量模式，按1 秒采樣率連續(xù)采集。船速10—20km/h，記錄數(shù)據(jù)，得到的RTK 數(shù)據(jù)軌跡（圖1）。

圖1 北斗網(wǎng)絡(luò)RTK 軌跡圖

空間可用性可認為是用戶能夠得到RTK 固定解的區(qū)域范圍。對測試數(shù)據(jù)解狀態(tài)進行統(tǒng)計分析。解狀態(tài)有：單點解、浮點解和固定解。統(tǒng)計其中數(shù)據(jù)固定解狀態(tài)的固定率（表1）。

表1 空間可用性測試點定位解狀態(tài)統(tǒng)計表

從表1 可以看出，在測試河段，流動站單北斗模式網(wǎng)絡(luò)RTK 固定率可達到98%，滿足表面流速流向觀測要求。

1.3 表面流速流向觀測

首先根據(jù)河段特點布設(shè)計劃線。計劃線布設(shè)合理，則節(jié)省時間、提高效率。計劃線起始距離不宜過長，河段彎曲處宜設(shè)為計劃線起點或終點[2]。圖2 為測區(qū)計劃線位置圖，分四段進行，每段4 條測線。

圖2 測區(qū)計劃線位置圖

基于北斗RTK 技術(shù)進行表面流速流向觀測，該方法通過CORS 測量基準站，利用4G 移動網(wǎng)絡(luò)，通過對浮標的實時動態(tài)高精度定位進行流速流向測量。

觀測系統(tǒng)由測量浮標、GNSS 接收機、控制手簿、CORS 基準站、服務(wù)器、監(jiān)測客戶端共7 部分組成。基準站按規(guī)定的采樣率進行連續(xù)觀測，并通過數(shù)據(jù)通信鏈實時將觀測資料傳送給數(shù)據(jù)處理中心。網(wǎng)絡(luò)RTK 系統(tǒng)的流動用戶端通過接收播發(fā)的網(wǎng)絡(luò)RTK 差分改正數(shù)，實現(xiàn)高精度定位。監(jiān)測客戶端管理系統(tǒng)軟件可以從監(jiān)測服務(wù)器上下載CORS 基準站的GNSS 原始數(shù)據(jù)，加上浮標上的流動站的數(shù)據(jù)，事后解算出更高精度的定位成果。監(jiān)測客戶端可以在生成出的流速流向軌跡圖上直接修改，并可以生成對應(yīng)流速流向成果圖（圖3），導(dǎo)出DWG 格式文件[3]。

圖3 測區(qū)表面流速流向成果圖

2 結(jié)果與討論

本次蓮沱至東娃子河河段表面流速流向測量采用網(wǎng)絡(luò)RTK 的方式施測，共測兩個測次（表2），對應(yīng)流量級分別為30000m3/s 和35000m3/s。

表2 測線統(tǒng)計表

采用北斗網(wǎng)絡(luò)RTK 進行表面流速流向觀測，克服現(xiàn)有航道表面流速流向測量技術(shù)短板，能夠解決傳統(tǒng)GPS 在三峽-葛洲壩兩壩間水域峽谷河段數(shù)據(jù)易丟失等問題。在蓮沱段至東娃子河河段進行示范應(yīng)用，固定解達到98.5%。

3 結(jié)論

通過三峽-葛洲壩兩壩間蓮沱至東娃子河段水域的空間可用性測試，流動站單北斗模式網(wǎng)絡(luò)RTK 固定解比例達到98%，表明北斗網(wǎng)絡(luò)RTK 進行表面流速流向觀測是可行的。利用北斗網(wǎng)絡(luò)RTK 在蓮沱至東娃子河河段現(xiàn)場共施測了19 條測線，北斗網(wǎng)絡(luò)RTK 固定率為98.5%，北斗RTK 可解決GPS 在峽谷河段固定解易丟失等問題，提高觀測成果質(zhì)量。