Trimble SPS881 GPS接收机在华县水文站大断面测量中的应用

韩跃丽，杨 洁，刘书弟

（三门峡库区水文水资源勘测局，河南 三门峡 472000）

1 概况

华县水文站设立于1935年3月，位于陕西省华县境内，集水面积106498km2，至河口距离73.2 km，是国家重要水文站。测验断面由于受冲淤变化和河势摆动的影响，几经变动，于1998年在基下810 m新架设缆道测流至今。

大断面测量是对水文测验断面上能控制地形变化的各测量点的起点距和高程进行测量，测量范围应为岸上地形测量和水下河道断面测量。水文站每年汛前或汛后施测一次大断面，河床不稳定的测站或因大洪水造成断面发生较大变化时，应在当次洪水后及时施测过水断面部分。大断面测量是一项基础工作，水文站的大断面测量为水位、流量、泥沙等测验和选择确定测深垂线、测速垂线平面位置提供资料，也是研究河道冲淤变化规律和开展洪水、枯水调查的基础工作，对水文测验、水文调查及水利工程施工、防洪等具有重要意义。目前水文站施测大断面的方法还是沿用水文普通测量规范中的方法，岸上地形采用四等水准测量，水下部分定位则依靠标志索来确定。

2 Trimble SPS881 GPS接收机简介

GPS RTK测量技术的问世，以其精度高、速度快、操作简单等诸多优点引起了测绘界的普遍关注，同时使测绘技术和方法发生了历史性的变革。Trimble SPS881 GPS是美国Trimble公司推出的一款72信道五频支持目前所有可用信号以及所有目前已有制式的预置信号的GPS尖端产品，广泛应用于大地测量、地质调查、石油、水利、电力、施工建筑、公路等行业。主要特点有：GPS接收机、GPS天线、无线电台和电池四位一体集成在小巧玲珑、坚固耐用的外壳中，重量较轻，大大减轻测量员的劳动强度；使用蓝牙技术，实现无线缆基站或移动站操作；使用AutoBase（自动基站）技术可快速实现基站的日常设置，提高了RTK工作效率；高机动性基站或移动站GPS接收机，适合施工现场测量和监视应用；一体化、免许可证的900 MHz无线电台或450 MHz超高频无线电台；支持GPS信号和L2C现代化改造后的GPS信号，还可升级使用GLONASS和L5 GPS信号。

和水准测量相比，SPS881 GPS RTK测量具有以下优点：不受地形、地物障碍、气候、季节等诸多因素影响，测点间不必通视，并可24 h作业；定位精度高，数据安全可靠，没有误差累计；综合测绘能力强，作业集成度高，易实现自动化，人工干预较少；操作简便，可与计算机、全站仪等连接，数据传输和协同作业能力强；作业人员少，定位速度快，综合效益高。

3 大断面岸上地形测量

2011年华县水文站汛后大断面岸上地形测量采用放样测量法，测前收集了几个由华县水文站提供的已知控制点资料。基准站一般设在测区的高点位上，测区的中心地带及视野开阔的已知点上，目的是为了防止多路径效应。另外，基准站附近应无影响RTK数据链通讯的无线电干扰、强烈的磁场等，天线不能太低。启动基准站后，输入基准站点名、坐标、天线高等相关资料。之后启动流动站，根据已知桩点资料，利用Trimble Survey Controller中的点校正功能，计算出坐标转换参数，并利用蓝牙技术实现流动站与基准站相匹配。接下来需要建立工作任务，设置好坐标系、投影等相关参数。在大断面岸上地形点测量开始前，先校测已知桩点，以检校基准站信息的正确和流动站参数的适用性。已知桩点校测结束后，现场与已知桩点资料对比，如果所测结果符合精度要求，可以开始大断面测量；否则需要检查基准站信息和流动站参数。

4 大断面水下河道断面测量

大断面水下河道断面测量采用GPS RTK定位，利用操舟机测量水深，并根据水深及河道情况，以测深杆和测深锤配合施测。左右岸水位采用GPS RTK各施测4次，4次测量值互差不超过20 mm，取其算术平均值作为计算水位。采用GPS RTK定位具有以下优点：可实时了解操舟机偏离断面情况，确保每个测点都在断面线上；利用导航功能，可精确测出每个测点的起点距，并可做到与水深测量同步，有效控制了测量误差；利用水准视距，会受到风浪、操舟机行进中颠簸等因素影响，使测量员观读误差增大，测量精度下降，而采用GPS RTK定位可将该误差控制到较小的范围，大大提高测量成果精度；采用GPS RTK定位技术不会受天气、视线清晰度、各类障碍物等影响，提高了测量效率。

5 内业计算分析

外业测量数据利用计算机软件计算出每个测点的起点距，并整理实测断面成果。

将水准仪与GPS RTK测量成果进行对比，可以看出两次测量成果基本一致，满足水文测验要求。水准仪与GPS RTK测量成果对比如图1所示。

图1 华县水文站大断面测量套绘图

6 结语

通过Trimble SPS881 GPS在华县水文站大断面测量中的使用，可以得出以下结论：一是大断面岸上测量成果精度满足要求，水下各测点定位准确，且与测深同步。二是利用GPS接收机的导航功能，可以实时地显示出测量人员所在位置与断面的偏离距离，从而保证测量人员严格地沿着断面线进行测量，改变了水准测量易偏线的缺陷，有力地保证了测验精度和资料的准确性。三是采用GPS RTK技术测量大断面，可以在不通视的情况下远距离作业，能实时完成厘米级定位精度，具有测量人员少、精度高、速度快、不必同时观测等特点，提高测验效率和测验成果精度。四是每个测点的误差均为测量粗差，不会累积和传递。五是尽可能远离雷达站、电台、微波中继站等强电磁环境，并防止多路径效应，以保证测量成果的精度。