RTK测量技术在水利工程中的应用

摘要： 随着rtk测量技术在各种工程中的广泛应用，与其他常规仪器相比明显地提高了作业效率和作业精度，本文对RTK在水利工程实际应用过程中遇到的常见问题进行阐述，并进行深入研究后，提出了较好的解决办法，供同行们参考。

关键词：水利工程RTK 转换参数

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0 引言

目前，RTK测量技术已经应用到了各行各业，针对不同的用户，实现不同的功能。在进行RTK测量时，作业人员往往会按照培训人员的要求机械化地去操作，这样时间一长就会对整个测量工作效率产生影响，RTK的优越性也不能完全地发挥出来，因此，熟练地灵活地操作RTK在实际工作中显得尤为重要。

求转换参数

根据RTK的原理，参考站和移动站直接采集的都为WGS84坐标。参考站一般以一个WGS84坐标作为起始值来发射，实时地计算点位误差并由电台发射出去。移动站同步接收WGS84坐标并通过电台来接收参考站的数据，条件满足后就可达到固定解。移动站就可实时得到高精度的相对于参考站的WGS84三维坐标，这样就保证了参考站与移动站之间的测量精度。如果要符合到已有的已知点系统上来，需要把原坐标系统和已知点坐标系统之间的转换参数求出。

在RTK应用中，转换参数大概分为校正参数、四参数、七参数和拟合参数。

四参数和七参数并不是一个概念，四参数是同一椭球不同坐标系之间的转换参数。表示为X、Y、A（旋转角）、K（尺度比）。七参数是两个不同椭球之间的转换参数，表示为X、Y、Z、α、β、γ、K，三个平移、三个旋转和一个尺度参数，是不严密的。四参数和七参数是不能同时使用的，两者只能任选其一，那么在具体测量时怎么确定这两种参数是一个关键的问题。

RTK直接测量的坐标是属于WGS84坐标系，我们通常用的是国家标准坐标系统，比如1954年北京坐标系，两者并不是一个椭球，那么原则上讲需要七参数才可以实现两个椭球的转换，我们才有可能采集到54坐标。但在不能精确求取七参数的情况下，可以把WGS84的原始经纬度作为北京54的经纬度处理，这样一来就可以通过采集两个或两个以上的北京54已知点来求取四参数，高程就可以通过拟合的方法得到。

一般RTK仪器都提供了两种求取四参数的方法：第一种是先采集控制点经纬度坐标，输入已知点坐标，软件就会自动计算出四参数并给出点位精度；另一种就是方法就是利用校正向导的多点校正方式，输入已知点坐标后实时读取当前点坐标，两个点以上就可以求出四参数，将其保存后就可以应用了。

七参数的求解方法一般是通过做静态测量。静态测量的数据进行数据处理后，软件会自动求出七参数，在做RTK测量时直接输入使用。七参数相对于四参数来说可以认为更精确、精度更高，如有条件建议使用七参数。

若在进行一工程测量时，第一天求解了转换参数之后，之后的工作只需调用第一天的参数再找个已知点单点校正就可以了。这样可以节省很多时间去求参数了。

2．测量及放样

参数求完之后就可以测量和放样了。测量时只要将移动站在特征点上对中整平，然后输入点名和天线高即可。需要注意的是一定要在固定解的状态下，否则测出来的数据误差会很大，如果在树林里面或者遮挡比较严重的地方就需多等一会，也可将碳钎杆升高或者选择卫星信号好的时段去测。

放样是有点、直线、道路的放样，放样的坐标可以是直接输入或通过电脑导入两种方式，点的放样比较简单，选择好要放样的点后按照方向的指示就可以找到药放样的点位了。直线放样的话要先建立直线，然后根据偏距和里程即可。道路放样相对要复杂一些，要先进行道路设计，方法有两种：一是元素法，二是交点法。一般建议使用元素法来设计，按照“点—直线—缓曲—园曲—缓曲—直线”的顺序把元素数据输入手薄，生成道路文件。最好是在电脑里把文件处理好，再导入手薄，减少出错率。设计完之后就可以通过自动计算好的坐标去放样，同样根据里程和偏距去找，偏距是左负右正。

3．数据传输

在将数据传出之前，需要将数据转化成需要的数据格式和类型，例如成图需要的.dat格式、.txt格式等。然后通过两种方式将数据传输到电脑上。

方法一：安装同步软件，用数据线连接手薄与电脑，连接成功后即可通过手薄的路径把数据传输出来。

方法二：将手薄的USB端口设置成U盘模式，将要传输的数据复制后在SD卡里面粘贴，然后用数据线路径手薄与电脑，直接在SD卡上将数据拷贝出来即可。

4．注意事项

在仪器具体操作时，需要注意以下事项：

架设参考站时，如果是大电台，一定要注意电瓶的正负极，先连接电瓶端，检查无误后再连接主机和电台，如是内置电台，最好将仪器架设在比较高的地方，测量前要检查一下参考站的工作状态是否正常。

移动站状态检查，各种显示是否正常，手薄工作状态是否正常，常规界面应显示点号、坐标、精度、卫星状况、电台通道（与参考站一致）及信号强度等。

如果测量中出现问题，要根据具体情况来分析原因。如果手薄下方显示无数据，表示手薄与移动站没有连接；通道号没显示或显示与参考站不一致的通道号，用电台设置切换到一致的通道即可；如果总提示ID号有变化，则表明基准值被动了或者电台串频了。

RTK测量技术还有很大的发展空间，操作方法也会越来越简单，但是要更好的应用RTK技术，还是要测量人员亲身体会其原理和性能，对各种情况做到心中有数，这样才能有效地保证RTK测量精度，提高作业效率。

5 RTK技术的应用前景

实时动态(RTK)定位有快速静态定位和动态定位两种测量模式，两种定位模式相结合，在水利工程中的应用可以覆盖勘测、施工放样等前端数据采集。

5.1．快速静态定位模式

要求GPS接收机在每一流动站上，静止的进行观测。在观测过程中，同时接收基准站和卫星的同步观测数据，实时解算整周未知数和用户站的三维坐标，如果解算结果的变化趋于稳定，且其精度已满足设计要求，便可以结束实时观测。一般应用在控制测量中，如控制网加密；若采用常规测量方法，受客观因素影响较大，在自然条件比较恶劣的地区实施比较困难，而采用RTK技术可起到事半功倍的效果。

5.2．动态定位

测量前需要在一控制点上静止观测数分钟进行初始化工作，之后流动站就可以按预定的采样间隔自动进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时确定采样点的空间位置。目前，其定位精度可以达到厘米级。动态定位模式在勘测阶段有着广阔的应用前景。测量2～4s，精度就可以达到1～3cm，且整个测量过程不需通视，有着常规测量仪器不可比拟的优点。

6 结束语

工程测量技术在我国的经济发展历程中有着极为重要的作用，它为我国的工程建设提供了强有力的保障。但是随着各种新的工程测量新技术的发展，对测量技术人员的要求也越来越高。在这种状况下，就要要求我国的工程测量人员必须随着测量技术的发展不断更新自己的技术水平，只有这样才能够对新的测量设备进行正确的操作，在工程测量工作的开展中才能提供精确的数据，是工程质量基础保证。

参考文献

[1] 周立， GPS测量技术，黄河水利出版社，2006-08-01

[2] 吴子安、吴栋材. 水利工程测量，测绘出版社，北京,1993年11月

[3] 广东科力达仪器有限公司. KLD GPS全球定位系统使用手册（V3.1）

作者简介：高金平，1962.2出生，山西临县人，大学本科，高级工程师，主持参加了南水北调中线一期、山西省引黄工程、黄河沙坡头水利枢纽、援阿富汗帕尔旺水利工程等大、中型水利工程测量工作。现为中水北方勘测设计研究有限责任公司航测遥感院副院长