GPS-RTK技术在水利测绘中的应用

◎ 王桂平　山东省莱芜市雪野水库管理处



GPS-RTK技术在水利测绘中的应用

◎ 王桂平山东省莱芜市雪野水库管理处

摘要：近年来，凭借强大技术优势，GPS-RTK已广泛应用于各大水利工程建设中。实践证明，GPS-RTK技术在保障偏远落后、环境条件恶劣的地区水利测绘工作的顺利进行具有重要意义。对此，本文以GPS-RTK技术为研究点，简要介绍了GPS-RTK定位系统原理与使用，阐述了GPS-RTK技术在水利测绘工作中的优势和特点，并通过实际案例进行了准确分析，最后指出了该技术存在的相关问题即指导意见，便于相关技术人员参考。

关键词：GPS-RTK技术 水利测绘 技术研究

多年来，随着我国国民经济的发展，水利工程建设也得到了前所未有的发展，众多大型水利工程坐落于偏远山区，为当地经济发展和人民生活环境的改善做出了巨大贡献。水利测绘工作是水利工程建设的重要一环，而偏远地区环境条件恶劣，测量和施工都存在许多困难。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，其特点是全天候、连续性和全球性。在水利水电工程建设中，随着GPS技术的发展，动态测量技术（RTK）日益兴起。GPS-RTK定位系统结合了GPS定位功能及动态测量技术，具有操作简单、使用方便、精准度高等优点，在偏远地区的水利测绘工作中得到了广泛应用，受到技术人员一致好评。

1.GPS—RTK定位系统概述

在水利工程建设中，GPS-RTK系统的使用能够对测绘点所在位置进行准确定位，且误差极小，测量数据可靠度高。研究表明，只有GPS在进行定位时，往往容易受到多种因素的影响，静态测量方式不仅麻烦，精准度也不高。GPS-RTK定位系统进行测绘工作时，以GPS技术为基础，结合动态测量RTK技术，实现了将GPS测量技术与数据传输技术结合的理念。其中RTK技术的作用通过以下形式表现：RTK技术的运用通过GPS接收机对GPS卫星采集到的数据进行记录，包括达标卫星个数以及PDOP值等信息，接着GPS接收机能够将搜集到的信息和数据进行准确计算和处理，最后便得到准确性较高的测量数据。

GPS-RTK定位系统包括地面控制系统、卫星接收设备以及空间卫星群等部分。地面监控系统的作用主要在于通过主控站计算卫星星历、保证卫星运行参数正常等。空间卫星群用于发送GPS卫星信号，以完成最终信息接收和导航工作。GPS-RTK定位系统采用地固坐标系统以及空间固定坐标系统组成，能够根据测量实际情况精准体现坐标位置，改善观测效果。

2.GPS—RTK在水利水电测绘中的优势

2.1GPS RTK测量技术的特点

GPS RTK测量技术具有如下特点：①定位精度高，数据可靠。GPS RTK系统的采用集合了全球定位系统技术以及动态测量技术，可以实现位置精准定位，数据传递误差小。甚至在一定范围内，其平面和高程测量精准度达到厘米级。②集成化程度高，自动化功能强：工程实践表明，RTK技术可以完成多种内、外测绘工作，流动站也可以通过相应软件完成多种测绘工作，大大较少了工作人员强度，减少了误差。③工作效率高：GPS RTK测量通常只需一个工作人员操作移动站即可完成半径为四千米的观测区，加快了作业速度，提高了效率。④对作业环境要求低，可实现全天候：RTK独特的技术优势使得测绘工作受气候条件、季节、可见度等因素的影响较小。尤其是在地形复杂、障碍物较多的特殊环境下，GPS RTK技术依然可以做到游刃有余，这是传统测量方法所不能相提并论的。这种几乎不受限制的测量技术也使得该系统能轻易实现全天候、高精度作业。

2.2GPS—RTK在水利水电测绘中的优势

GPS—RTK技术结合了GPS全球定位系统以及动态RTK技术，GPS—RTK在水利测绘中的优势可以通过GPS技术和RTK技术长处分别阐述。

GPS在水利测绘工作中的运用，能够在很大程度上避免测量站间因通视度不高带来的困扰。全球定位系统的应用能够确保工程施工作业按照图纸要求严格进行，较传统施工方式而言，提高了施工效率，缩短了施工周期。另一方面，通过GPS测量技术观测，还具有设备操作简单、自动化程度高、观测时间短等优势。

RTK技术在水利测绘工作中的优势主要体现在以下方面：（1）不同测量站之间观测数据独立，不会产生误差积累。（2）RTK技术具有全天候的特点，能做到对数据的实时处理。此外，RTK测量技术所具有的专业测绘软件能够快速生成电子地图，并参照得出数据，开展施工工作。（3）工程测量精度的提高：RTK技术的使用能够做到快速定位目标点和坐标，并进行准确测定。与传统测量方式相比，大大较少了不必要的测量工作，减轻工作量的同时还保证了测量精度的准确。

3.GPS—RTK在水利水电测绘中应用的案例分析

3.1工程概况

位于山东省莱芜市的雪野水库是我国上世纪50年代兴建的一座大（Ⅱ）型水库。总库容水库控制流域面积444平方千米，总库容2.21亿立方米，兴利库容1.12亿立方米，死库容280万立方米。雪野水库增容一期工程自2014年9月实施，该水库工程建设中的测量工作主要包括库区地形图、大坝观测工程、库内护岸工程、环库路工程、库区浸没影响处理、6座桥梁工程等。水库地理位置环境条件复杂，通视条件差。为确保测量精度，减少测绘工作人员劳动量，最终采用GPS—RTK技术完成项目测绘工作。

3.2GPS—RTK测量工作流程

GPS—RTK测量工作主要从以下工作入手：（1）收集现场资料，获取控制点。包括控制点的坐标、坐标系、等级等。（2）求测区坐标转换参数：即通过相应方法将观测坐标转换为工程施工自定义坐标。通常选用搞死平面投影法。当测定区域内存在国家坐标系的点事，可以直接选用。自定义坐标系的采用可以选择某一投影面，对中央子午面、投影椭球高进行再定义，并现场测定基线长度，计算基线端点平面坐标，最后利用随机软件求解。（3）选择基准站位置：GPS—RTK测量系统具有很高的灵敏度，基准站可以架设在任意点上。本工程中将基准点选在了库区山头上，通过提高急转站天线的高度实现通讯顺畅。对于渠道的测量，依据流动站和基准站的位置相应移动基准站位置。（4）测前质量检查：本工程测量过程中采取了已致电检核比较法和重测比较法两种方法进行检核，以保证精确度。（5）数据转换：将采集到的数据进行转换，得到可存储的文件格式如DAT文件数据格式、RTK文件数据格式。便于后期数据的查看、修改。

4.GPS-RTK技术的局限性与质量控制

尽管GPS-RTK技术的优势是显而易见的，但不得不说，GPS-RTK技术的使用受到许多限制。主要表现在两下方面：①受卫星状况限制：在高山峡谷、高楼密集地区，卫星信号容易本阻挡，产生假定位现象。②数据链传输的局限性：无线电信号的传输受环境影响因素较大，各种干扰信号源的新宿都会在一定程度上影响到数据链的传输，影响到测量的精准度。

为保证测量的精准性，对测量工作进行测量质量控制是必要的。可以通过以下方式实现：①电台频率控制：电台频率的稳定是保证测量精度的关键，在存在干扰或数据传输不稳定区域可采取选择多种电台进行传输，以保证传输质量。②对点进行校正：在完成初始化工作后，重测周围测过的点，将两次测量数据进行对比。只有在数据误差在允许范围内方可进行下一步测量。

5.结语

实践表明，GPS-RTK技术在水利测绘工作中的应用是水利工程勘测作业的伟大变革，这项技术的使用在减少勘测人员测绘工作量、保障数据精度和可靠性方面具有重要意义。这项技术已普遍为相应技术人员所接受。值得注意的是，目前我国GPSRTK技术仍不完善，它的使用依然存在一定的局限性，但我们相信，随着科技的进步和测量技术的不断发展完善，未来GPS-RTK技术在水利测绘工作中的应用将会有更加广阔的发展前景。

参考文献：

［1］原宜坤，汪洋.浅谈GPS RTK技术在工程测量中的应用［J］.山西建筑，2007，32∶359-361.

［2］向垂规. GPS-RTK技术在水利工程测量中的应用［J］.贵州水力发电，2010，06∶40-42.

［3］张冠华.论水利水电工程中GPS RTK测量技术应用［J］.广东科技，2009，10∶281-282.