GPS-RTK技术在卫运河治理工程中的应用

魏玉涛，王泽祥

（漳卫南运河管理局德州水利水电工程集团有限公司，山东德州 253000）

在卫运河治理工程河道清淤施工过程中，计算河道清淤的工程量需要进行河道横断面测量。常规的河道断面测量方式有经纬仪交会法、水准仪视距法、全站仪延长线法和测距仪斜距法，但上述几种方法受距离、天气、通视等条件限制，且工作效率低，严重影响河道断面测量的质量和效率，很难准确计算出清淤工程量。而采用实时动态测量技术GPS－RTK进行河道断面测量，可以提高断面测量的精度和效率，弥补其他测量方法的不足，因此广泛用于河道清淤施工中。

1 GPS系统和RTK技术简介

1.1 GPS系统

GPS 是全球定位系统G1oba1 Positioning System的英文简称，它是利用卫星的测时和测距进行导航以构成全球定位系统。GPS 是目前世界上最先进、最完善的卫星导航系统与定位系统，以高效率、全天候、高精度、自动化为显著特点，可以向数目不限的全球用户连续提供三维坐标信息，并成功地应用于大地测量、工程测量、工程变形监测、资源勘察、航空摄影测量、地壳运动监测中，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。

1.2 RTK技术

RTK 是实时动态测量技术Rea1 Time Kinematic的英文简称，它是以载波相位测量与数据传输技术相结合的实时差分GPS 测量技术，可以实时解算进行数据处理，是GPS测量技术发展的一个新突破，在工程建设中有广阔的应用前景。

RTK技术的原理是安置1台接收机作为基准站对卫星进行连续观测，移动站上的接收机在接收卫星信号的同时通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，移动站计算机根据相对定位原理实时计算、显示出移动站的三维坐标和测量精度。用户可以实时监测待测点的数据观测质量和精度，从而提高工作效率。

2 工程概况及测量设备

卫运河是漳卫南运河防洪体系的重要组成部分，上起徐万仓，下至四女寺枢纽，河道全长157 km，地处河北、山东两省交界处，涉及河北省馆陶、临西、清河和故城4个县和山东省冠县、临清、夏津及武城4个市县。东渡口驿至八屯右岸清淤堤防加高工程为卫运河治理工程的重要组成部分，清淤河道全长25.73 km，右岸堤防加高26.69 km，堤防整修52.33 km。河滩地内树木和农作物比较稠密，通视条件差，如用传统测量方法工作难度大，测量成果精度亦难以保证。基于以上因素，确定采用GPS－RTK技术来实施本次测量工作。为此，选用设备是科力达风云K9，平面精度可达±1 cm＋1 ppm，高程精度可达±2 cm＋1 ppm。

3 GPS－RTK技术在工程中的应用

3.1 河道断面测量准备

收集测区控制点的坐标、等级、中央子午线、高程坐标系、地形和位置等资料，判断其是否适合作为动态GPS 的控制点。为保证测量精度，需对整个测区进行合理布局，即将测区分成两个测段，每个测段的控制点比较均匀地分布在测段内。通过键入控制点的北京54坐标，然后到对应控制点上采集世界大地坐标（WGS－84），利用系统的工程之星软件可分别求解出各测段的转换参数。

3.2 河道断面数据采集

（1）数据导入。将设计图纸给出的河道中心点坐标和设计断面的基点坐标以.txt 文件格式导入手簿，利用元素法进行道路设计，输入线段长度及方位角等参数，得到道路设计文件用于河道断面测量。

（2）基准站架设。数据传输系统由基准站发射电台和移动站接收电台组成，它们是实时动态测量的关键设备。稳定可靠的数据链是动态初始化的前提。保证高质量的数据传输可以减少整周模糊度的解算时间，大大提高工作效率，所以基准站的合理安置是顺利实施RTK 作业的关键之一。基准站安置应满足以下条件：选择视野开阔、地势较高的地方；整平站址，架设在已知点时还要求对中；为防止数据链的丢失，200 m范围内无高压线、无线发射台、GPS信号反射物（大面积水域、大型建筑物）等干扰源。

（3）点校正及精度检测。基准站位置发生变化时需要进行点校正，点校正后在固定解状态下测量1—2个已知控制点，之后进行精度评定，满足规范要求后开始测量。由于每个点位的测量都是独立完成的，所以测量不会产生累积误差，各点测量精度一致。

（4）河道清淤断面测量。有2 个已知点坐标的断面采用直线放样的方式进行点位测量。只有中心点坐标的断面，利用道路设计文件，采用道路放样的方式进行点位测量。点位数据采集沿着河道断面线方向，对每个发生变化的地形点位进行准确测量，并保证点位间距满足技术设计要求。

3.3 内业整理

将RTK采集的断面点位数据文件从手簿导出，转入到Microsoft exce1，利用自编的计算公式和程序计算出每个断面点距河道中心点的水平距离及该点高程。对于有疑问的点位进行仔细的校核和对比，不能满足精度的要查明原因及时补测。断面数据校核无误后，利用AutoCAD软件输出断面图。根据断面图，即可计算出清淤土方工程量。

4 结语

在卫运河治理工程中，由于数据的采集和处理由软件自动完成，避免了其他测量方法中记录、计算、绘图等大量内业工作和发生错误的可能，实现了测量的自动化。本工程施工线路长、通视条件差、天气条件多变，GPS－RTK技术可以在很短时间内完成河道清淤断面测量任务，其中RTK技术的高效率、高精度、作业环境要求低的优点已经在其中得到充分体现。同时，GPS－RTK技术也有不足之处，如受卫星状况限制、堤顶树木对信号的影响、数据链稳定性薄弱问题。所以，要不断尝试新的方法，积极探索更经济实用的测量技术，以提高工程测量工作观测精度和工作效率。