GPS RTK技术在水利工程测量中的应用探析

李安康

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳550000)

GPS RTK技术在水利工程测量中的应用探析

李安康

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳550000)

随着我国经济的发展，国家对水利工程建设投资逐步加大。由于我国水利工程建设往往都位于偏远的地区，不能布置太多的高等级测控点，严重阻碍了水利工程测量的工作进行。文章通过对GPS RTK技术的特点进行分析，主要阐述了GPS RTK技术在水利工程测量中的应用。GPS RTK工程测量采用新仪器、新技术，运用简便，大大提高了测量的准确性和效率水平。

GPS RTK;水利工程测量;应用探讨;应用现状;基本原理

1 GPS技术在水利工程测量中的应用现状

全球定位系统现已转为民用，并广泛应用于各个领域。其在水利工程测量中能够连续地、全天候经济地进行导航定位，并且能够提供出准确的数据信息。一般来说，利用GPS高精度测量定位测量后，通过载波测量局域差分法得出一次差和二次差。最终再通过两次求差来确定待定基线需要的长度［1］。

静态作业模式高精度的测量应用范围相对比较大，可用于各种静态信息变化数据的观测，并且这种静态测量误差非常小，使得数据结果具有精确性，因此被广泛推崇应用于一般的水利工程测量，而RTK测量凭借快速性、实时性，厘米级精度等优势，被数据采集(如碎部测量)与工程放样中广泛应用。而目前根据GPS在我国水利工程测量应用现状，仍有需要改进的地方。目前采用的测量常规的方法是几何水准测量，但是这种作业方法存在一定问题，如:作业效率低，没能充分发挥GPS高效、便捷、成本低、较强实效性等优势。因此，仍需加大对GPS技术的研究开发，将GPS观测数据进行科学的处理，才能对水利工程测量达到精准要求。

2 RTK的基本原理

RTK(Real Time Kinematic)技术是载波相位动态实时差分技术的简称。它具有高效率的实时动态定位技术，可以在作业现场提供经过检验的测量成果，而且可以在保证精度的状态下，摆脱后处理的负担和外业返工的困扰。RTK技术实现高精度(分米甚至厘米级)的定位的运作方法是:运用载波相位动态实时差分方法，采用参考站和移动站之间观测误差的空间相关性，通过差分的方式除去移动站观测数据中的大部分误差［2］。

3 水利测量工程对RTK技术的应用

3.1 对河道地形图进行测量

水利工程的测量不可避免的要对河道地形图进行测量。但是由于河道地形涉及到水下，水下的地形不仅复杂，还是人类无法用眼睛来观看到的。因此河道地形的测量工作成为水利测量中的难点。此外，由于水利工程的建设会依据河道地形图来进行施工，所以，河道地形图是否准确直接关系到水利工程的建设质量。基于河道地形图的重要性，要对河道地形进行精确地测量。对河道地形的测量，传统上，一般使用三杆分度仪、六分仪和全站仪，再结合测深仪进行实际测量。但是，利用传统方式进行测量，具有测量范围比较有限、精度差、工作量大、人员配备要求多以及其他缺陷。但是，GPS RTK技术的应用有效地避免了这些缺陷，这项技术因其精度高、效率高、工作量小，渐渐地取代了传统方式，成为水利工程测量中的主要方法。GPS RTR技术的实际操作流程主要是:①将RTK、测深仪和电脑连接在一起;②利用导航软件精确定位出有关测量点，测量点在导航软件的指导下在指定的位置移动，接着由RTK以及测深仪将测得的信息导入电脑之中，河道测量软件将电脑中的数据进行处理;③绘制出河道地形图。

3.2 测量加密控制点

水利工程在开工之前一般都会进行实地测量。一般采用RTK加密测量控制点。因为水利工程往往大部分都在偏远地区，没有足够的高级控制点，经常采用常规的控制测量法，测量对距仪导线和三角网。但是，利用常规方法所得的数据精度不高，而且工作量还大。当采用RTK技术加密测量进行测量工作时，则只需在测区15 km区域内设置3个以上的测量控制点即可。这种方法可操作性非常强，大大提高了工作效率。

3.3 测量数字化地形图

RTK测量是一项可以进行快速定位并同时对坐标结果还能得到实时掌握的高科技技术。它可以实现对地形静态测量和动态数据分析，当进行地形测量时，首先要根据地形的情况进行估量，也可以在数据采集的功能下进行，对于采集完成后的地形点将以图形的方式显现，然后形成数字化管道地形图。地形点的采集可以由单人来完成，不仅节约时间更能节约人力。

4 GPS RTK在水利工程测量中的局限性

受卫星状况限制。由于军事等战略的原因，GPS卫星受到美国政府的控制，因此卫星的状况也会影响到GPS测量的精度。此外，只有接受到足够有效卫星信号以后可以完成定位工作，在密集森林、高山峡谷深处、城市高楼密布区等地区，卫星信号被遮挡，使得这些地区不能够获得足够的有效卫星信号，产生假定位现象。

与卫星信号质量有关系。卫星信号在穿越大气层时，受电离层折射延迟、对流层延迟等因素以及电磁，多路径等其他的干扰影响，使得卫星信号质量下降，这样在一些地区不能使用RTK测量的。

数据链传输局限性。无线电信号的传播是受到一定外界环境影响的，高大山体、高大建筑物或各种高频信号源的干扰都会使RTK数据链传输受到限制。在传输过程中信号衰减，信号受干扰后频率偏移，都严重影响RTK测量精度和作业半径。

5 GPS RTK在水利工程中应用前景

GPS-RTK测量数据质量与很多因素有关，如何提高RTK测量的数据质量是关键。因此，为了避免RTK测量的错误，提高测量的精度，必须进行测量质量控制。测量控制的方法主要有下面几个。

1)进行点校正。利用已知点检核所测得的区域点是不是正确的，利用实测已知点比较检核RTK测量。每次初始化完成后，先重测l～2个附近测过的RTK点或重复测量高精度控制点，经过两次测量数据进行比对，确认在误差范围内后，方可进行重新RTK测量。

2)电台频率控制。电台是RTK测量的一个关键设备，电台的频率是保证测量精度的关键。在不同地形或干扰源的条件下采用不同的电台频率，保证数据传输的质量。

GPS测量技术正在广泛的应用于各个领域，RTK技术在其基础上通过技术改进，拥有超越传统的测量方式方法的优势。RTK进行测量技术完全不会受外界客观因素影响如天气、交通、自然灾害等条件的限制，利用RTK测量技术比传统方法大大节省人力，降低生产成本。

RTK应用于水利工程方面有一定的优势，但是，还应注意仪器的选择，应该带有抑径板天线的接收机，测站点的选择应该符合GPS测量规范要求，应该避其短处，发挥其长处，为我所用。

6 结语

由上可知，GPS RTK测量技术的应用能够有效提高水利工程测量的效率。但是这项技术在实际水利工程测量中也存在一定的局限。因此，相关水利工程在利用这一技术进行测量时应该尽量减少有关因素的影响，以提高测量的准确性。此外，实际测量时还要注意应用技术的规范性。通过规范操作程序，降低因素干扰等方面的结合，可以有效的提高GPS RTK在水利工程测量的精准度，保质保量的完成水利工程测量工作。

［1］高连胜.GPS技术在水利工程测量中的应用［J］.测绘与空间地理信息，2010，33(03):166-167.

［2］万会明，尼采龙，吴定邦.CORS技术在水利工程测量中的应用［J］. 江西水利科技，2010，36(01):45-47

TV221.2

B

1007-7596(2014)06-0183-02

2013-12-28

李安康(1979-)，男，贵州遵义人，助理工程师，工作方向为水利测绘工程。