GPS RTK在嵩明县大型灌区工作中的应用

朱必灿

摘要：大型灌区测量多在坝区及半山区开展工作，如用传统测量方法需要大量的人力物力，作业周期较长，运用RTK技术测量可较大提高工作效益。

关键词：RTK；基本原理；定位精度；灌区工程测量

大型灌区测量工作一般是在坝区及半山区开展，但测区面积较散，面积较大，工作条件及交通都比较好，用常规测量方法开展测量工作相当费时，近年来随着GPS定位技术的不断深入及计算机技术和它相應学科的发展，其应用范围得到不断的扩展，特别是在测绘领域，GPS RTK技术的出现，几乎完全改变了传统的控制测量、地形测量、工程测量的方法，本文结合自己在嵩明县大型灌区工程测绘中的体会，介绍其技术在该领域的推广和应用。

1 GPS RTK测量技术简介

GPS RTK即实时动态卫星全球定位技术的简称，它是通过一台基准站和若干台移动站组成的测量系统，基准站和移动站之间使用无线数据链进行连接。移动站以基准站的已知数据获得改正参数，基准站和移动站同时接收卫星信号得到测量数据，基准站同时又把测量修正参数通过无线数据链传送给移动站，使移动站测量数据得到改正而获得所需要的测量成果，这样移动站就可以实时、方便、快捷的进行各种测量工作。GPS RTK数据处理实际上是基准站和流动站之间的单基线处理过程。

RTK测量技术的主要特点是：①在能够接收到GPS卫星信号的任何地方，可进行全天侯作业，测区只要有两个以上的已知点且已知点之间不需要通视即可开展工作，测量速度快，能实时了解观测数据，而传统的测量方法受通视条件的影响需布设大量的控制点和无数次设站才能完成某一区域的工作。②定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累：只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为4km），RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。RTK技术当前的测量精度，平面±1cm±1ppm，高程±2cm±2ppm。完全可以达到除高等级控制测量外的所有测量工作的需要；③由于该技术受卫星信号及无线电通讯技术的限制，该技术在山区峡谷地带及高大建筑物密集的居民区以及茂密森林里受到很大限制，在这些地方我们可以用RTK布设图根点，然后用全站仪进行数据采集来弥补RTK技术的不足。随着移动通信技术、卫星差分（星链）、网络RTK等新技术的不断发展，GPS RTK将拥有更广的发展前景。

2 RTK定位精度

RTK的作业受到一些不利因素的影响，而引起这些影响的主要原因是源于整个GPS系统的局限性。GPS依靠的是接收从地面以上约两万公里的卫星发射来的无线电信号，这些信号不易穿透可能阻挡卫星和GPS接收机之间视线的障碍物。而存在于GPS接收机和卫星之间路径上的任何物体都会对系统的操作产生不利的影响。有些物体如房屋，会完全屏蔽卫星信号，因此，GPS不能在室内使用；同样原因，GPS也不能在隧道内或水下使用。有些物体如树木会部分阻挡、反射或折射信号，GPS信号的接收在树林茂盛的地区会很差，因此，GPS在林区也有一定的局限性。但是，GPS测量在部分有障碍的地区也可以是有效而精确的。这是因为GPS要实现精确可靠的定位必需要观测到4颗以上适当分布的卫星，而一般情况下在任何时间，任何地区都可能会观测到7至10颗卫星。有障碍的地点只要可以测到至少5颗卫星，就有可能进行GPS测量。

RTK作业的另一个不利因素来源于RTK数据传输链本身。RTK数据链的工作与周围的电磁环境以及作用距离都有较大的关系。RTK定位时要求基准站接收机适时把观测数据及已知数据传输给移动站接收机，而RTK电台功率一般多为15瓦和25瓦，因此基准站与移动站之间不能有大的障碍物。

3 GPS RTK在嵩明县大型灌区工程测量中的应用

嵩明县大型灌区测量工作内容主要包括控制测量、地形图测量、河道测量、田间渠道测量。测量范围较广，面积覆盖嵩明县杨桥镇、杨林镇、四营镇、小新街镇。河道、渠道所在地较散，给测量工作带来较大的不便。好在整个嵩明县城坝子由甲方提供了10个IV等GPS级87昆明坐标系、85国家高程基准控制点成果，点位保护完好，可用做首级控制点。 在本次测量过程中，我们就省略掉了等级控制测量这一环节。

3.1 灌区控制测量

常规控制测量如三角测量、导线测量，要求点间通视，费工费时，而且有误差累计，精度不均匀，外业中不能实时知道测量成果精度。而用RTK在首级控制的基础上进行图根点加密，可实时定位达到厘米级的精度，对本单位以前开展过工作的控制点进行检查测量，误差在2～5cm以内，可见RTK测量是完全能满足图根点控制测量精度要求的，即可满足灌区各种测量的需要。

3.2地形测量

由于灌区地形测量是分片施测，测区较散，要完成测区地形测绘工作需要布设大量控制点，般无数次站，需很长时间才能完成，而采用RTK技术，能快速准确地测定地形点或地物点的坐标数据，大大缩短了野外作业时间。但是由于GPS接收机受卫星信号和数据链传输条件的限制，在山区峡谷地带及高大建筑物密集的居民区以及茂密森林里RTK测量受到限制，这时可以用RTK在测区附近布设图根点，然后用全站仪去进行地物、地貌碎部数据采集。这样可减少大量的人力物力，缩短了野外工作时间，提高了工作效率。

3.3 河道、渠道断面测量

灌区河道、渠道纵横交错，地点分散，长短不一。常规测量需用水准仪把高程联测至每一条渠首尾，这样需测大量的水准网。而用RTK只要在基站工作范围内，可很随便对各河、渠道进行测量，而纵断面里程可用皮尺丈量，RTK采集各里程桩渠顶、底高程，横断面也可用RTK采集断面上各地物特征点。所有数据可生成各河、渠道平面位置图。

4 结束语

RTK技术不仅能达到较高的定位精度，而且能较大提高测量工作效率，随着RTK技术的日趋成熟与完善，已经逐步应用到测绘各领域中，通过和全站仪相结合，可较大减轻测量人员的外业工作量，因此RTK技术在测量领域具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1] 全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T18341-2001）

[2] 水利水电工程测量规范（规划设计阶段）SLJ3-81 DLJ202-81 CH2-601-81