RTK技术在水利工程断面测绘中的应用

摘 要：本文通过对GPSrtk的探讨，了解其测量原理及RTK作业的优缺点，阐述RTK技术在水利工程中的应用，利用其在测绘断面测量的方法。

关键词：RTK技术；水利工程；动态测量随着科学技术的发展，水利工程中的勘测方法也不断进步，从GPS系统的产生开始，水利工程中的测量技术更是产生了一个质的飞跃。GPSRTK技术测量已经逐渐替代传统的经纬仪和水准仪测量。

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1 GPSRTK测量原理用两台以上的GPS接收机同步观测的方法叫做静态测量。再对观测进行处理，可得到两测站间精密的WPS-84基线向量，再经过平差和坐标的转换工作，得到测点的坐标。显然静态测量并不具备实时性，RTK定位技术的实时动态测量需要在两GPS接收机间添加无线数字通讯系统将两个相对独立的GPS信号接收系统联合成有机整体。基准站通过电台将观测信息和测站数据传输给流动站，流动站再将基准站传来的载波观测信号和流动站本身测到的载波观测信号进行处理，得出两站的基线值，与此同时，输入相应的坐标转换和投影参数，得到测点的坐标。因此，实时GPS测量的关键数据传输技术外，还应具备很强的数据处理能力。

2 GPSRTK的测量方法GPS的测量方法主要取决于GPS测量的作业模式。不同的作业模式，其作业方法、观测的时间以及应用的范围都不尽相同。就目前来说，作业模式主要有静态定位、快速静态定位、准动态定位和动态定位等几种。GPS静态、快速静态的方法建立主要沿线总体的控制测量，作为勘测阶段测绘的带状地形图，河道、渠道以及公路的施测断面提供测量依据，从而建立控制网，同时，实时GPSRTK动态测量定位技术也被应用其中。RTK定位技术既保留了GPS测量的高精度，又具有实时性。所以RTK技术可以用于地形测绘、断面测量及施工放样测量。实时动态RTK定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS技术，它是GPS测量技术发展的一个新突破，不管是静态定位或是准动态定位等定位模式，由于数据处理滞后，所以不能实时解算出定位结果，也不能对观测数据进行检核，这就难以保证观测数据的质量，在实际工作中经常需要往返重测由于粗差造成的不合格观测成果，也就降低了GPS测量的工作效率。而实时动态定位RTK技术建立了无线数据通讯，取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基地上的观测数据，随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和观测精度，这样就可以实时监测待定点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，从而减少多余的观测，提高了工作效率。

3 GPS测量的优点

3.1GPS点之间不需要相互通视。对GPS网的布设几何图形也没有严格要求，因此选择GPS点位时非常灵活、方便。3.2GPS静态测量数据后处理方式，能够使控制测量达到很高的精度，是首级控制的理想方法。3.3工作效率高，GPS测量的时间短，使用静态定位所完成一条基线的相对定位需要的观测时间根据情况一般约为一到三小时，不过总体可缩短至数分钟，用RTK技术放样或做图根控制和地形图测绘，其精度和效率是常规测量不能相提并论的。3.4自动化程度高，用GPS测量的操作简便、自动化的程度高、测量员在观测中仅需安装好机器、量天线高、监视仪器状态、采集环境气象数据和开关机即可，使用也非常的简便。3.5GPS测量一般不会受到天气的影响，可实现全天候作业，在任何情况下都可以同步观测到四颗以上的卫星，在任何地点任何时间都能进行GPS的测量。3.6功能齐全，GPS测量可以在测定测点的平面位置的同时测定高程，采用RTK技术可以进行图根控制、地形测图、施工放样、河道渠道纵横断面的测量等。

4 GPS测量的缺点

4.1受天空环境影响

白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，常接受不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。试验证明，在同样的条件和同样的地点上进行RTK测量，上午11：00之前和下午3：30之后，RTK测量结果准而快，而中午时分，很难进行RTK测量。可见选择作业时段的重要性。

4.2数据链传输受干扰和限制

RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑物、林区和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响测量精度和作业半径。在地形起伏高差较大的山区和城镇密楼区数据链传输信号受到限制

4.3作业半径距离小的问题

当RTK作业半径超过一定距离(一般为几公里，每种机型在不同的环境又各不相同)时，测量结果误差超限，所以RTK的实际作业有效半径比其标称半径要小很多，工程实践和专门研究都证明了这一点。

5 RTK在水利工程中的应用及方法GPS测量的优点是高精度、高效率，在测量领域应用广泛。GPS应用灵活，在控制时可采用实时GPS动态测量，这样在测量过程中才能实时获得测点精度，并不要求点位之间互相通视。实时GPSRTK测量在水利测绘中除了能够完成控制测量、地形图碎步点采集工作，还可以对纵横断面进行测量，并结合断面数据处理软件，对采集数据编辑后成图。

5.1河道大横断面测量

在河道大横断测量中，RTK能实时地得出所在位置空间三维坐标，将采集的坐标点，展道南方Cass成图软件界面上，利用断面处理软件，将点位坐标转换成距离，并绘制出大横断面图。5.2大坝、渠道及堤防纵横断面测量由RTK技术能自动储存数据，能随时随意处理编码编号，再通过计算机的后处理进行输入输出，可对大坝、渠道及堤防纵横断面图进行测量，特别是在大坝测量过程中，原有的水准测量方法，仪器架设在大坝上观测，大坝到地面的高度远远大于塔尺高度5米的高度，而利用RTK测量横断方法只需将关键坐标点采集回来，就可以绘图，节省了大量的外业人员的劳动强度及时间，与传统方法相比提高了几倍的工作效率。

6结论GPSRTK技术在水利勘测中具有很大的发展前景，用GPSRTK技术进行外业测量，在水利工程中的河道整治规划、水库安全鉴定、灌区治理等方面很有实用价值。对河道、渠堤纵横断面施测能够满足水利工程设计的精度要求，和过去传统方法经纬仪三角高程测量、几何水准测量施测纵横断面相比，从精度、效率、操作方便省时省力都是无法可比的，特别是在一些地形条件复杂的地区，过水的河道、不通视的线路等都非常方便操作，GPSRTK施测纵横断面更显出无比的优势，显然用GPSRTK技术测量代替传统的经纬仪水准仪测量无疑是一种非常有效的办法。RTK具有定位精度高；可以达到厘米级精度；误差不累计；不受天气、地形、通视等条件的限制；观测时间短并可实时提供3维坐标操作简单方便等特点。应用于水电工程测量可大大提高工作效率和减轻劳动强度，具有较好的经济效益和社会效益。随着GPS技术的不断发展，以及配套仪器、软件的不断发展，RTK技术将具有更广阔的前景，也会被应用到其它更多领域，为社会带来更大的效益。