GPS RTK技术在水利工程测绘中的应用浅析

吴连勇，赵润光

（通辽市水利勘察设计院，内蒙古 通辽 028000）

GPS RTK技术在水利工程测绘中的应用浅析

吴连勇，赵润光

（通辽市水利勘察设计院，内蒙古 通辽 028000）

结合GPS RTK技术在水利工程测绘中的实际应用，对RTK技术的优缺点及影响RTK精度的因素进行了分析并提出了相应措施.

GPS RTK；精度；应对措施

1 GPS RTK技术原理

GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法来确定待测点的位置.常规的GPS测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得高精度的结果，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，极大地提高了外业作业效率.

高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度.在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站.流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到1s.流动站可处于静止状态，也可处于运动状态，可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊度的搜索解.在固定整周未知数以后(得到固定解)，只要能保持4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果.

RTK系统可应用于测点定位和测设放样测量工作，在基准站和流动站协同工作的情况下，用户携带流动站系统，在测区往来行走，对特征点进行采点测量最适合于在地形测图和放样中应用.

测设放样任务只能在GPS的RTK操作模式下完成.某一物体的放样包括对定义该物体所在位置的一点或多点的定位.RTK流动站操作员行进中则可观察掌上电脑屏幕来确定自己的当前位置和要寻找的目标点位置，系统可给用户导向到正确位置.这一功能使得RTK成为非常有效的放样工具.任何物体都可由RTK来测设放样，如道路、输电线路、油气管线、通信光缆及地下管线等等.在大多数和这类测量中，RTK系统比传统全站仪系统的效率要高很多，而且只需单人操作.在“引乌入通引水工程”、“霍林郭勒市霍林河河道整治工程”测量中，运用了GPS RTK技术，探索了一条进行大比例尺施测带状图的新路子，效果极其显著，现对这两项工程测量的实际应用作以浅析.

2 工程概况

2.1 引乌入通引水工程测量.为通辽市补充地下水及工业用水，引乌力吉木仁河水给莫力庙水库到通辽市市区，布设管道120km，施测300m宽1：1000带状地形图36km2.测区沿线属丘岭地带，农田、林地、村庄途径交多，地类、地物界址需表述清楚准确，施测三维坐标，对于征地赔偿经济损失极为重要.

2.2 霍林郭勒市霍林河河道整治工程测量.霍林河流经霍林郭勒市市区，为城市防洪及美化城市，对霍林河河道市区段整治工程，提供工程设计的基础资料.施测河道1：1000带状地形图，河宽0.5km～1.5km不等，城区段长30km，横跨两座铁路桥、三座公路桥，整治工程需建七座橡胶坝及两岸堤防和多处人文景观等.为整治河道的规划设计，对现状地物、地界址等建筑设施需施测精准的三维坐标.

2.3 根据测区的实际情况及工程的需要，以上两项工程测量，采用GPS静态定位技术进行首级控制测量，然后用RTK技术做图根控制进行地形测量.

3 方案设计

根据实地踏勘，在两测区所收集的国家三角点及三等水准点，对资料进行研究，根据目的、精度要示，测区地形现状、交通状况等和所使用的仪器类型，按优化设计原则和相关规范的要求进行技术设计，制定合理的施测方案.

首先进行首级控制，测量方式采用静态，各项操作严格按照相关规范要求施测，为了进行高程拟合，在首级网线各点联测四等水准，点之间距5km左右去均匀分布于测区中.

3.1 引乌入通引水工程测量，采用收集到的国家现有三个三角点进行沿线布设附合GPS静态网，每5km左右埋设一个永久点(VT01～VT29)共29个，以两个三等水准点，施测四等附合水准，联测于VT01～VT29点，进行RTK施测带状图.

3.2 霍林郭勒市霍林河河道整治工程测量，收集到矿区3°带Ⅲ等三角点三个，三等水准点两个，由于测区是河道流经于市区，狭长地带，根据已知点位的情况，适合于布设前方交会，沿河道左岸5-6km布设一个首级控制点，HS01～HS17并联测四等水准.实施RTK带状1：1000地形图.

4 测量实施

4.1 将欲作为RTK测量联测控制点的E级GPS点的三维坐标输入计算机，检查无误后，用传输电缆导入FC-2000手簿.

4.2 比较分析E级GPS点的地理位置，从中选取地势较高、无遮挡、在当日当站测区施测范围内的控制点作为基准站的架设点，并且这些点必须远离大功率无线发射台、变电站、高压输电线下等天线电干扰源，以避免其周围磁场对GPS卫星信号的干扰影响.

4.3 基准站架设后，对基准站及电台进行必要的设置，等FC-2000手簿的屏幕提示“基准站设置成功并已经开始工作”，拨下手簿与基准站接收机的连接电缆，用另一台接收机进行部分E级GPS控制点的联测校核，完成上述操作后，手簿内部自动进行转换参数的求解，然后就可进行具体的测量工作.

5 精度分析

在测量图根点时，我们用RTK测量了临近的E级GPS首级控制点三维坐标，其平面X、Y坐标与用GPS静态定位方法施测的成果进行比较，RTK高程与四等水准成果的高程进行比较；随机选择部分成果比较(霍林郭勒市河道整治工程测量)见表1.

表1 测量成果比较

由比较结果可知：RTK测设的E级GPS点平面成果和静态GPS测设的数据差值最大±≤23mm；在高程方面，RTK测设的高程和四等水准高程精度也比较接近，最大值差±≤28mm；由此可见RTK测设的平面成果和高程完全可以满足图根控制测量和施测大比例测图的精度.

TV221

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