GPSRTK技术在辽宁地区水利工程测量中的应用

2017-03-01刘骥

黑龙江水利科技 2017年1期

关键词：主站基线辽宁

刘骥

(瓦房店市水利勘测设计有限公司，辽宁瓦房店 116300)

GPSRTK技术在辽宁地区水利工程测量中的应用

刘骥

(瓦房店市水利勘测设计有限公司，辽宁瓦房店 116300)

水利工程的基本组成是各种水工建筑物，包括挡水建筑物、泄水建筑物、进水建筑物和输水建筑物及专门服务于某一功能目标的其它水工建筑物。实时动态定位系统(GPSRTK)较单主站RTK(RealTimeKinematic)服务范围加大许多，甚至可增加基准站而无限扩大服务范围，如何运用此系统加速控制测量作业及确保精确度为目前重点。文章将对GPSRTK技术在辽宁地区水利工程测量中的应用进行探讨。

GPSRTK技术；辽宁地区；水利工程；测量

0 引言

控制测量作业模式从以往经纬仪测角配合基线边长条件平差求解，进化到静态卫星定位测量、单主站RTK实时动态卫星定位测量。GPSRTK测量作业有操作人力少及施测时间短的优势，为加速控制测量作业的速度，使用GPSRTK办理加密控制测量方式亟待推广。

GPSRTK测量方式有人力、作业时间的优势，但其精度及作业方法是否能符合需求，仍有探讨空间。GPSRTK系统定位精度，经测试研究平面精度在3cm以内，由于采再现性比较方式，仅能说明其精密度，对于其运用于地籍测量的可用性，仍缺乏相关研究及受限于作业规范及法源。

1 水利工程的特点

河道整治、通航、过鱼、过木、水力发电、污水处理等具有特殊功能的水工建筑物，水工建筑物以多种形式组合成不同类型的水利工程。水利工程具有如下特点：

1)种类繁多。各种与水相关的工程均可归入水利工程，水见的几种形式。

2)技术复杂。水利工程建设涉及气象、水文、地质、力学(流体与固体)、机械、电力、自动化、经济等多种学科、多种专业、多种技术，是技术含量很高的系统工程。

3)影响面广。一项大的水利工程不仅通过其建设任务对所在地区的经济和社会产生影响。而且对江河、湖泊以及附近地区的自然面貌、生态环境、自然景观，甚至对区域气候都将产生不同程度的影响。这种影响有利有弊。规划设计时，必须对这种影响进行充分估计。

2 GPS RTK定位原理

GPSRTK基本原理为多个GPS基准站全天候连续接收卫星资料，经由或其它通讯设备与控制中心连接，控制中心汇整所有基准站接收的观测资料，产生区域改正参数资料库，以计算出任一移动站附近的虚拟主站的虚拟观测量。在主站构成的基线网内，使用者运用移动站所接收的观测量，通过GSM系统将NMEA格式资料传回控制计算中心，经控制中心计算虚拟观测量后，运用OTF载波相位未定值解算法进行短基线实时动态定位解算，求解整数周波未定值及移动站Epoch-by-Epoch坐标，再将坐标传送至移动站[1]。或经控制中心计算虚拟观测量后，将虚拟主站观测量以RTCM格式用GSM系统传输至移动站，移动站运用本身RTK轫体进行实时动态定位计算，并储存坐标于PDA。

随着基线距离的增长所需的整数周波未定值(IntegerAmbiguity)求解收敛时间也就越久，主因在于二次差分无法有效消除观测量中的系统误差影响量，导致定位精度降低和无法正确解算载波相位的整数周波未定值。为克服传统RTK技术的缺陷，提出RTK技术在RTK技术中线性衰减的单点GPS误差模型被区域形的GPS误差模型(即多个连续观测站所组成的GPS用以估计该地区的GPS误差模型)所取代，并为该GPS覆盖地区RTK用户提供系统误差实时内插数据[2]。用户收到的并不是一个真实主站的观测资料，而是一个虚拟的主站GPS观测数据，其观测数据已加入该区域经计算后实时内插的系统误差数据。一般使用端需含有RTK韧体仪器才能进行RTK，不仅提供用户管理与延伸坐标转换及大地起伏计算，并节省使用端的成本及开发产品的便利性。

3 应用案例分析

辽宁地区某水库拟建坝高67.5m，库容0.8438×108m3，正常蓄水位618m，控制流域面积503km2。坝址区全部坐落在粉砂岩地区，具有复杂的剪切带构造和断裂构造发育，同时不同深度发育有弱风化带、强风化带。可行性研究阶段共选择了3个坝址，即上坝址、中坝址和下坝址。

结合GPSRTK技术，对辽宁地区某水库枢纽工程场址选择进行工程地质综合指数评价。首先，根据该地区的工程地质资料，制作参与工程地质综合指数评价的各因子图层：地形地貌图、地层岩性分布图、构造剪切带图、水文地质图、地质灾害分布图、天然建筑材料分布评估图等[3]。

静态测量作业采相对定位原理，相同时段5个GPS接收仪同步接收卫星信息，经内业下载后转成RINEX格式以差分方式解算各测站间基线，静态测量主要优点为基线解数量多检核条件足够，且共同卫星数达4颗即能解算，透空度要求较不如GPSRTK的要求高。3个不同时段的共同点位，可将各时段基线网合并组成一个自由网分析全网基线质量，再将网形制约于R133检查其它已知点后不符值后，强制附合于符合规范较差的已知点坐标，并检查平差后基线较差以了解成果精度[4]。

依辽宁地区某水库枢纽工程分布图清查已知点位是否存在，清查结果如已知点数理不足，依原坐标改正后实地放样并配合金属探测器挖掘已知点，直至已知点分布及数量符合作业所需，并重制最新已知点分布图[5]。由于计算过程发现部分点位有错误或误差过大，致某水库枢纽工程测量制约条件不足，应尽量再清理已知点，至制约条件符合需求。区内如有重测时调查所载指界的界址，也可加入作为制约条件，只有质量评估检查时应更严谨。使用单主站RTK(Topcon双频)再检测后，运用重测系统进行三参数转换，以RTK坐标制约在B79及B319GPSRTK坐标，比较RTK检测GPSRTK坐标前后的差异性，比较结果B43、B50、S807较差小，B78、B320较差过大应予剔除[6]。