GPS RTK技术在水利工程测量中应用

■赵春艳

(唐山市水利规划设计研究院 河北唐山063000)

GPS RTK技术在水利工程测量中应用

■赵春艳

(唐山市水利规划设计研究院 河北唐山063000)

随着国民经济发展及环境需要，政府加大了对水利工程的投入，提高水利工程效率显得至关重要。文章介绍了GPS RTK工作原理、特点，阐述了GPS RTK在水利工程测量中的应用，对水利工作中存在问题提出了应对措施。

GPS RTK水利工程存在问题应对措施

1　引言

随着国民经济发展及环境需要，政府加大了对水利工程的投入。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标，凭借其全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，在水利工程测量方面得到了广泛的应用。GPS RTK技术比常规测量更加灵活、方便，在精度、效率、成本等方面显示出巨大的优越性。

2　 GPS RTK工作基本原理

RTK（Real Time Kinematic）即实时载波相位差分技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果。RTK测量是根据GPS相对定位理论，利用多台（2台及以上）GPS接收机同时接收卫星信号，其中一台安置在已知点上作为基准站（也可以任意设置测站），另外的接收机放在待测点上即流动站。基准站在接收GPS信号并进行载波相位测量的同时，实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电数据链传送给运动中的流动站；流动站通过无线电数据链接受基准站所发射的信息，将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站基线向量（△X,△Y,△Z），基线向量加上基准站坐标得到流动站每个点WGS-84坐标，通过坐标转换参数即可得出流动站每个点的点位坐标、高程及实测精度。

3　 GPS RTK测量的特点

（1）RTK定位精度高。当移动站与基准站的距离小于等于5km，截止高度角15°以上的卫星个数在5颗以上，定位精度可达到厘米级。

（2）RTK作业范围大，工作效率高。只要作业条件和时间许可，RTK一次设站可完成半径5km的测区任务，减少了传统测量所需要布设的控制点数量和多次“搬站”需求。

（3）操作便捷，数据处理功能强大。流动站只需一人操作，只要在手薄上显示“固定解”，几秒钟就可以得到一个点的坐标和高程，并且在存储坐标和高程的同时可以存储属性，便于区分地物地类。

（4）数据安全可靠，没有误差积累。GPS控制点分布均匀，点位精度分布均匀，只要满足RTK有效作业半径，定位精度均可以达到厘米级，不会出现传统测量所产生的误差积累和传播现象。

4　 GPS RTK在水利工程测量中的应用

4.1河道图根控制点测设

河道一般距离市区较远，已知控制点较少，河道外树林茂盛，如果采用传统方法来施测，要求点与点间通视，点位精度分布不均匀，外业精度无法保证。在外业施测完成后，回到内业处理发现精度不符合要求，还必须返测。而采用RTK来进行图根控制测量，移动站电子手薄能够实时显示定位精度，如果点位精度满足要求了，用户就可以实施观测。这样不仅可以大大减少劳动强度、外业工作量，而且节省了时间和外业费用，大大提高了工作效率。

4.2河道地形图测绘

目前，矿山开采、采砂、养鱼、倾倒垃圾等严重侵占河道，河道防洪能力减弱，不满足流域规划确定的防洪要求，使沿岸人民群众的生命财产安全受到威胁。为更好地疏通河道，提升河道的防洪减灾能力，避免发生严重洪灾，保障国民经济稳定、持续地发展，中小河流治理得到了国家的高度重视。河道地形图测绘的精度决定了设计人员设计河道的准确度。过去测绘地形图时一般需要图根点相互通视，在图根控制点上测设四周的地物地貌等碎部点也必须与测站通视，而且需要人员数量较多。而采用RTK时，仅需一人操作，不要求点间通视，通过电子手簿可以实时知道点位精度，点位精度满足就可以施测碎部点，既保证了精度又提高了效率。

4.3供水管线地形图测绘

新建的供水管线线路大多数距离村庄较远，参照物较少，采用传统测量较为困难。而采用RTK测量时，只需要在手薄内输入设计线路的转点坐标和里程，按照既定的线路施测，可以随时了解工作进度，并且有效控制施测范围，这样既省工又省时。

5　 GPS RTK测量中存在问题及应对措施

5.1基准站的设置

GPS RTK数据处理是基准站和流动站之间的单基线处理过程，流动站的测量精度与基准站的位置有直接关系，尤其河道外树林茂盛，基准站位置的选择对定位精度影响很大。为了能得到更好的观测数据，保证对卫星的连续跟踪和接收卫星信号的质量，基准站必须远离各种强电磁干扰源（微波站、无线电发射台、高压线等）；基准站附近应无明显的大面积信号反射物（大面积水域、高大建筑、树木等），以减少多路径效应的影响；基准站应避开采矿区、铁路、公路等易产生振动的地带。

5.2作业人员要有高度的责任心

为了测量方便，GPS RTK测量时常会套用上一个工程的坐标系统和转换参数。水利工程经常交叉进行，如果不注意，套用工程时会出错。为了避免这种情况，作业中必须注重成果的复核。作业前复核是指在RTK作业前，应检测二个以上控制点，检测结果应与已知成果的平面和高程较差不大于0.1m；作业中复核是指在作业中施测上一阶段采用不同起算点测定的重复地形特征点，精度满足要求方可施测。这样既避免了人为的错误，又保证了工程的延续性。

5.3电台频率设置

在野外作业时，电子手簿会提示接收到同在测区内其它基准站的提示，这说明流动站接收本基准站的信号较低。改变电台频率可以保证数据传输的质量和精度。

6　结束语

GPS RTK技术大大提高了工程的进度，减少了劳动强度，但由于水利工作地点的特殊性，RTK使用的某些方面受到了限制。随着GPS RTK测量技术的不断发展，GPS接收机设备的不断完善，GPS RTK技术在水利工程应用方面将有广阔的发展前景。

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P228.4[文献码]B

1000-405X（2016）-2-265-1