分析在水利工程的测量中GPS RTK技术的应用

赵茜

摘要：RTK技术是一种先进的动态化GPS技术，其优势在水利工程测量中较为突出，本文分析了其应用的技术要点和在水利工程中的突出作用，说明RTK可以成为水利工程测量的主力作业技术。

关键词：RTK 高速高效动态测定实际应用

中图分类号：TV文献标识码：A 文章编号：

一、GPS RTK技术概述

RTK技术是一种载波相位动态实时化差分技术，在实施过程中利用两个测站的实时化数据完成载波相位的分析与计算。该技术可以实时化的提供测量点的三维坐标，并可以获得厘米级的精确度。在测量中RTK以GPS为基础，组成包括了GPS设备、数据传输设备（完成实时化动态测量）、软件分析系统（完成对实时动态化数据进行分析与计算，并保证结果可靠）。

RTK测量定位技术的工作原理就是依靠基站采集的GPS卫星载波相位并进行调制解调，经过电台数据链完成发射。而移动站对GPS卫星位置进行观测的同时采集载波相位数据，也可获得基站的电台信号。移动通信站利用解调器获得载波相位观测量后，利用OTK技术对基站和移动站的载波相位的观测量进行差分分析，获得动态求解出的整周模糊度。在这个整周未知数据的解固定后，就可完成历元的实时化处理。在观测中只要保证有4个卫星的观测值和卫星的几何图形，移动站就可以按照限定的转换参数完成坐标系统变换，从而给出一个定位结果，供观测仪器分析使用。

二、利用RTK技术应用的作业要点

1、内业工作

在实施RTK进行实际测量前必须进行内业准备工作，即对测量区域的基本状况进行了解，收集相应的地形图，并对实际情况进行野外勘察，按照地形测量需要的目标完成对内业工作的准备，其主要的内容有：统一测量中的工程名称；如果已知坐标转换参数则需要进行统一输入；如没有统一的坐标转换参数则应整理已知测点的基本资料，控点应尽量均匀分布在测区范围，使得后续加密测点在已知测点范围内，避免测定没有基本限制。控制点的周围应保证满足GPS的作用需求；实施放样的时候，内业输入每个放样点的设计坐标为外业作业提供必要的数据支持，以保证其实时化和准确放样。

2、求解转换坐标参数

因为RTK技术的应用需要实时化坐标为基础，因此坐标转换就显得十分重要。RTK应用中应按照总体工程需求，求出测区内的坐标转换参数，其步骤如下：对测区内GPS静态方式布置的高等级的GPS控点进行均匀布置，获得各个点位相应的WGS-84坐标和地方坐标系下的坐标，利用同一点的两种坐标转换求出参数。此时应注意为了提高可靠性，应选择4个以上测点进行分别观测和求解，然后进行匹配，以检验转换参数的准确性。

3、RTK基站选择

基准站的设置应使其处在有精确的已知坐标点上，如条件不允许也可设置在未知点上，当然已有位置最佳；基准站设置应在测量区域内较高的位置，保证视野良好，且电台覆盖效果好的位置；为了控制数据链的丢失和多路径效应干扰，基准站周围应没有GPS干扰，如没有高压电线、无线电干扰源等；架设天线时考虑南北极附近的卫星空洞去，测量电台应设置在GPS接收机的北面。

三、GPS RTK在水利工程测量中的实际应用

1、对项目进行控制测量

在常规测量中，包括三角测量、导线测量等需要先进行布控测量网点，在国家级控制网点的基础上进行网点加密，这样的测量以往多利用全站仪和棱镜完成，而在一个过程中必须要求通视，如果项目较大则控制网也随之增加，测定边角的工作量相当繁重，且受到地形影响。通视此类测量的人为因素影响较大，且不能考察测量的精度，如果在内业计算中遇到问题还需要进行重新测量，工作繁琐且准确性差。先比这些，静态的GPS测量技术仅需要时间进行卫星数据处理就可以获得控点参数，但是不能进行实时化定位，如果在内业计算中出现问题，也需要进行返工。而动态化GPS即RTK技术则使得控制测量可以实现实时化，其精度高且可以随时进行调整，以保证测量的准确性，大大提高了水利测量的工作效率。

2、地形测图上的应用

GPS RTK定位精度和可靠性分析：在系统设置和初始化完成后，实测之前必须对测量进行校验，以此保证基准站的位置准确，数据可靠。在校验中可以利用RTK进行，其方法有：按照已知点进行比较，利用RTK测量控点坐标使之与已知坐标进行比对，及时发现问题并进行修正，应用中发现此方法较为可靠。重测对比，即完成控点设置后，对几个测点坐标进行测定，如果区域内有已知的RTK测点，则重新测量改点进行比较。如果没有则重新设定RTK设备对测量过的RTK点进行重测，然后进行比对。同时也可利用全站仪测量各点之间的距离和高差，利用距离和高差来验算其精度。

碎部点的测控：对碎部点的控制方法是将手持流动站设置在碎部点上。RTK在空旷的区域内采集速度极快，通常在几秒钟内就可完成一个测点的数据采集，用RTK直接测量地形的特征地爱你是一种较为有效的碎部测控方式，因为其采集的数据可以利用软件转换，并成为高程点，因此采集时应绘制草图定位，对碎部测点进行标记。在内业处理时，将观测数据先变成成图系统需要的数据格式，然后利用数字成图系统一次展绘点位，利用相应的线型和符号完成地物点的标记，按照数字成图系统的要求，在一定范围内应先进行地物分类，如存在水渠的，可以先按照顺序进行测量完整描绘水渠特征，然后在测量其他地物，这样有利与绘制草图和标记，也方便内业编辑。而对于一些圆形地物，如电网杆塔等，应按照其路线，将RTK天线放置在杆塔前后，采集测点，内业再将其标记。

利用RTK直接测量地物和地形点，在开阔的地区内优势很大，但是在一些地方具有一定的局限性，在地形起伏高差较大的山区或者树木密集的林区，GPS信号受到干扰的情况严重，RTK数据的连续性也会受到干扰，因此测量中需要很长的时间才能完成固定解，这就会影响作业的精度与效率，所以如果面对上诉区域，则可利用RTK进行外围测量，获得图根点，然后利用全站仪进行碎部测量以此提高效率。

四、结束语

GPS RTK技术是在全球定位技术的基础上发展而来的，动态化坐标观测技术。其改变了传统的测量模式，可以提供实时化的厘米级精度测量数据，在不能达到通视的情况下完成三维坐标的确定。其应用于工程测量中可以提高测量的速度与精度，针对与水利工程尤其适用。但是在实际的应用中还需要进行灵活选择与利用，即针对不同的区域和地理特征合理的将多种测量技术结合起来，发挥RTK的优势的同时，保证总体测量的质量，以满足水利工程测量的需求。

参考文献：

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[2]宋科峰,赵丹.应用GPS RTK技术的某水利工程测量方法研究[J].科技创新导报, 2010,(12).

[3]邓程文.GPS-RTK技术在水利工程测量中的应用[J].中国新技术新产品, 2011,(03).

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。