RTK技术在河道横断面测量中的应用

摘要：本文介绍了RTK技术的基本原理和操作方法，并对传统横断面测量方法和采用RTK技术测量横断面方法进行了比较。

关键词：RTK；河道横断面

中图分类号： TV143+.3 文献标识码： A 文章编号：

随着通信技术和信号处理技术的快速发展，更精确、更有效的定位方式层出不穷，实时动态测量技术(Real Time Kinematic,简称RTK)就是其中比较有代表性的技术之一。

RTK技术始于20世纪90年代初，经过十几年的发展，它的技术已趋于成熟，并以其实时、高效的特点广泛应用于控制测量、地形测图、工程测量等实际生产中，受到测绘人士的热烈欢迎。

1.RTK的测量原理

实时动态测量技术（Real Time Kinematic，简称RTK），是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。

常规RTK测量是根据GPS的相对定位理论，将一台接收机设在基准站，另一台或几台接收机放在流动站上，同步采集相同卫星的信号。基准站在接收GPS信号并进行载波相位测量的同时，通过数据链将观测值、卫星跟踪状态和测站坐标信息按照RTCM数据格式一起传送给流动站，流动站通过数据链接收来自基准站的数据，并对数据解调后，利用GPS控制器内置的随机实时数据处理软件，与本机采集的GPS观测数据组成差分观测值，进行实时处理，给出待测点的坐标、高程及实测精度。

2.坐标转换参数的求解

在测量工作中我们通常使用的是北京54坐标系、西安80坐标系和一些地方坐标系，而GPS卫星观测的坐标系统是世界大地坐标系（WGS-84），需要和我们使用的坐标系进行转换。坐标转换的方法通常有有两种：一是使用已有的静态数据，求出转换参数。二是采用现场采集的方法，通过键入一定数量控制点的地方坐标，然后到这些控制点上采集WGS84坐标，通过点校正拟合出最佳转换参数，其转换参数的精确性与控制点的数量及分布有关。

一般地，求解坐标转换参数所使用的控制点要求精度高，并且应均匀分布在测区周围。另外，在求解坐标转换参数时，应采取不同控制点的匹配方案，用不同的计算方法求得坐标转换参数，经比较后选择残差较小，精度较高的一组使用。

3.RTK测量的步骤

当坐标转换参数求出后，就可以直接进行RTK测量的外业工作了，RTK测量的外业操作分为六步：

（1）架立基准站系统：基准站应该选在一个上空开阔、无遮挡的点上，如山头或楼顶上，能够看到周围沿地平线高度角13°以上的全部天空。基准站到达指定点后，使用三脚架、带有光学对中器和整平水泡的基座在点位上对中整平，连接GPS天线和接收机电源。使用天线测高尺量测天线高度并记录。将电子手簿连接到GPS接收机上，暂不打开电子手簿电源。将外接电台的天线和延长杆安装在比较高的固定位置（如三角架），连接电台天线和电台，连接电台和GPS接收机，连接电台电源。检查各项无误后，打开电台电源开关。

（2）启动基准站接收机：打开电子手簿电源，软件启动同时也打开接收机电源。

（3）设置基准站：建立/打开、配置工作项目；启动基准站测量。

（4）安装RTK流动站系统：连接手簿、电源、天线等。

（5）启动RTK流动站：从主菜单中选择“测量”；建立或选择RTK测量形式；选择“开始测量”；进行初始化。

（6）进行测量或放样。

4.RTK技术的特点

（1）工作效率高。在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完数公里范围的测区，大大减少了传统测量需要的控制点数量和测量仪器的设站次数，移动站一人操作即可，劳动强度低，作业速度快，工作效率高。

（2）定位精度高。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业范围内，RTK的平面精度和高程精度都能达到cm级。

（3）全天候作业。RTK测量不要求基准站、移动站间光学通视，只要求收到基站信号，和传统测量相比，RTK测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来难于开展工作的地区，只要满足RTK的基本工作条件，它也能进行快速的高精度定位，使测量工作变得更容易更轻松。

（4）RTK测量自动化、集成化程度高、数据处理能力强。RTK可进行多种测量内、外业工作。移动站利用软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，减少了辅助测量工作和人为误差，保证了作业精度。

（5）操作简单，易于使用。

5.传统河道横断面的测量方法及特点

传统河道横断面测量采用量距打桩的办法先在工地定好线，各木桩即为断面基点，再采用水准仪联测各断面基点的高程，采用支导线测出基点坐标，以便于在地形图上标注断面位置。

陆上部分测量时，将全站仪架设在断面基点上，以垂直于河道方向定出横断面方向，再指挥跑尺员到断面线方向，从而直接测量出地形点的平距和高程。水上部分测量时，由观测员在岸上用全站仪定好方向线，指挥船行驶到断面线上，再采用测深仪或测深杆测量出水深，再由水边高程减去水深，得到水底高程，距离仍由全站仪测量船上的棱镜得到。

传统的作业方式采用人工指挥棱镜的方式进行测量，这样极为容易偏线，造成横断面测量成果精度不高。在遇到断面长度较宽的断面时，需要搬站，耗时较长。而且测量时，一个观测小组需要观测员、记录员、跑尺员，造成了人员众多，工作效率低下的现象。

6. RTK测量河道横断面

采用RTK测量横断面时，首先可以在地形图上设计出横断面的位置，量出横断面两端点的坐标，并将坐标导入到观测手簿中。采用RTK手簿的放线功能，直接将横断面放到工地现场，使用流动站直接测量出横断面线上的地形点坐标和高程，这样测量的成果，偏线距离很小，精度高。同时RTK操作为单机模式，只需要一个人便可进行测量操作，且不用考虑通视条件，提高了作业效率。水上部分，采用RTK与测深仪配合的形式，直接可以测量出水面坐标、高程和水深，采用水面高程减去水深可以得到水底高程，测量精度大为提高。

7.结束语

RTK测量是一种快速、简便的作业模式，它使得河道横断面测量的效率和精度大幅提高，是一种值得推广的方法。

参考文献：

[1]杜玉河,孔红梅.GPS—RTK技术在河道横断面测量中的新探索.山西建筑,2010年2月.

[2]潘宝玉,张西恩,李宏伟.提高RTK测量成果精度的技术关键.地矿测绘,2003.19（3）：1~3.

[3]李永胜.GPS-RTK技术简介及在公路测量中的应用.北京测绘.2005年第1期.

作者简介：张宇（1984-），男，陕西渭南人，助理工程师，主要从事工程测量工作。