RTK在荣丰水库库区测量中的应用

张亮福

（福建安澜水利水电勘察设计院有限公司福建龙岩 364000）

RTK在荣丰水库库区测量中的应用

张亮福

（福建安澜水利水电勘察设计院有限公司福建龙岩 364000）

文章结合福建长汀县荣丰水库工程测量测量实际，利用RTK进行库区数字测图，通过对RTK各项指标的作业精度分析，表明RTK技术应用于水利水电大比例尺数字测图，能有效提高工作效率，且能满足水利工程测量精度要求。

GPS；RTK；地形测量；质量检核

1 引言

福建长汀县荣丰水库总库容1124万立方米，属中型水库，主要水工建筑物有一座主坝、四座副坝、引水遂洞、压力管道等，最大坝高51.5米。水库建成后能新增灌溉面积6300亩，解决乡镇日供水量1.2万吨，提高防洪能力，保护人口6万人。库区主要位于长汀县大同镇荣丰村和铁长乡腊石村，沿铁长河两岸呈带状分布，另有主要支流两条,人口不多，土地平整，村庄房屋错落有致，山林以小灌木为主，房屋不高，一层土房居多，为进行RTK测量提供极为有利条件。

RTK是一种载波相位动态实时差分定位测量系统，由基准站、流动站和数据链组成。基准站连续跟踪全部可见卫星，流动站接收卫星信号的同时，通过数据链接收基准站的信号，进行实时相位差分处理，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度。和常规测量相比，RTK测量需要的测量人员少，作业时间短，地物注记方便详尽，误差不会累积，不需通视，定位精度高，内业整理便捷清楚，极大地提高了工作效率，广泛应用于测绘的各个领域。

2 RTK测量应用

2.1 控制测量

根据〈〈水利水电工程测量规范〉〉SL197-97中的要求，为了给GPSRTK测量提供基准点，并能方便的进行RTK质量控制，在整个库区范围内先进行静态D级GPS网和四等电磁波测距三角高程布设好基本控制。

2.2 RTK测量

本项目测量仪器采用中海达标精度为±(2.5m+ 1ppm)V9双频双星型三台套。

主要任务是进行淹没线界桩测设和完成大面积的耕地以及植物稀少的山坡地形测量。界桩的测设精度按照〈〈水利水电工程测量规范〉〉SL197-97要求，采用RTK进行，按Ⅰ类界桩（高程中误差为0.1m）进行测设。

由于本库区呈带状分布，RTK作业区在两个盆地内，基准站选取在盆地边的两个山头上面，就能够有效控制整个作业区。山头视野开阔，周围没有什么障碍物，植物稀少矮小，离作业区上下游距离适中，周围无高度角超过10度的障碍物，没有GPS反射物，远离大功率无线电发射源和高压电线，能保证测区内RTK移动站信号良好。参数计算采用四参数加高程拟合法，主要步骤如下：1）架设好基准站，然后使用手簿新建工程，设置好基本投影参数；2）使用流动站到三个及以上已知高等级控制点测量固定解状态下的坐标；3）求解参数：依次输入已知控制点的成果坐标，并指定之前RTK测量获得控制点对应的坐标，解算的结果旋转在0度左右，缩放在0.9999和1.0000之间，高程残差和平面残差数值很小，就说明参数解算正确，确认无误后，保存参数后应用。4）检核：使用应用参数后的RTK流动站，测量一个已知的控制点，并检查观测坐标值与成果坐标的互差。

在库区测量中，RTK移动站测量主要采用单兵作站，由经验丰富的测量人员进行地形地物测量采集，每天测量前规划好线路和范围，不至于和其它作业人员任务交叉重合。RTK基准站和作业范围见图1。

2.3 质量检核

RTK测量过程中进行质量检核目的是检查RTK测量成果质量，保证外业测量成果的可靠性。

图1 RTK基准站和库区作业范围

检查RTK测量成果质量的方法主要有三点：①已知点检核比较法，就是在RTK观测时，选取一些高精度的已知点进行测量，然后进行成果比对，这种方法检校效果好，使用方便，在现实工作中被大量应用；②重测比较法，在重新初始化后，重测已测过的点，对两次的测量结果进行比较，这种方法主要用于同一天的上下午的不同时段，和对于观测条件很差，初始化时间很长的地段，可以有效剔除部分粗差；③电台变频实时检测法，在测区建立两个或两个以上的基准站，每个基准站用不同的频率发射差分改正数据，流动站在测量一点后通过调整接收频率，以另一个基准站的数据进行再次测量，对两次测量成果实时比较。这种方法对设备的台数要求高，实际测量中应用得很少。

该工程检查RTK测量成果质量的方法采用已知点检核比较法，RTK移动站测量的同时，随时测设先在库区布设的D级GPS网上的各个控制点，进行坐标和高程比对。具体的的坐标差结果看下表。

表1 GPS RTK较差统计

从上表可以看出，利用RTK进行图根加密测量和进行碎部测量，点位平面误差绝对值小于5CM，精度满足〈〈水利水电工程测量规范〉〉要求。

2.4 RTK测量的局限性

影响RKT作业的因素源于GPS系统的局限性，GPS卫星信号频率高但功率较低，不易穿透可能阻挡卫星和接收机之间的障碍物。房屋树木会阻挡、反射、折射卫星信号，所以在树木茂盛和房屋较多较高的地方不易得到固定解，要远离周围有高压线手机信号塔等电磁较强物，否则会影响精度；一天中的不同星历也会影响观测精度，这都是在实际测量过程中要注意的。

2.5 RTK测量中遇到的问题

荣丰水库库区主要由盆地和狭谷地组成，对天通视好的盆地，RTK能充分发挥出测量速度快，外业量小的优点。狭谷地区和树木、房屋密集区，卫星信号差，RTK无法进行得到固定解，是库区测量中遇到的最大问题，为了解决这个问题，我们专门抽出三个人采用常规全站仪测图，将RTK和全站仪合理搭配运用，较好地完成整个库区测量工作。

3 结束语

利用RTK进行库区测量，能有效节省人力物力，极大的提高了工作效率，成果满足精度要求，可靠性高，减轻了外业工作人员的工作强度，且不受通视条件限制，适应数字化成图需要，缩短了成图周期，具有较好的经济效益和社会效益，在水利水电测量中有广阔的应用前景。测量过程中，GPS信号不好的狭谷地区和树木、房屋密集区，还要进行常规测量，所以RTK技术还不能完全替代常规测量。

整个荣丰水库库区测量实施中由于采用RTK测量技术，使测量任务在规定的时间里顺利完成。工作小组在20天完成了2.8平方公里的地形图测设，埋设了90个界桩点，比常规全站仪测量节省了大量时间，为水库工程顺利开工创造了有利条件。

［1］徐绍铨,等.GPS测量原理和应用［M］.武汉大学出版社，2003.

［2］水利水电工程测量规范（规划设计阶段）SL 197-97［S］.中国水利水电出版社.

［3］李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理［M］.武汉大学出版社，2005.