浅析RTK技术在水上测量中的应用

范明华

摘 要：随着GPS测绘技术的飞速发展，RTK成为发展起来的新趋势。RTK在水上测量中已经被广泛运用，相关工程建设会在水下地形图的基础上进行施工建设，这些地形资料也是保护水资源、防洪抗汛的重要资料来源。传统方式相比较，RTK在各方面的優势明显，这项技术的工作效率高、测量精度高、检测范围广、操作极简便，在实际工程项目建设中具有较高的推广价值。

关键词：RTK技术；水上测量；地形测量

测绘科学技术的重要组成就是地形测量，在相关海道、湖泊测量中，地形测绘构成主要内容，GPS技术掀起了测绘界技术革命式翻越，这项技术集测量精度高、自动化操作、工作效率高于一身，RTK技术的增色，进一步使得传统测绘技术发生根本性改变，测绘水平不断达到新的高度。这项技术在一定程度上有利于提升水利服务经济社会发展的能力，实现水资源的可持续开发、利用以及保护。RTK的成功运用将传统地形测量阶段推向数字化测绘阶段，这些集成处理技术简单、快捷，是先进的测量技术。

1 RTK技术的应用原理与基本思路

RTK技术是GPS技术结合数据传输功能中组成部分，负责实时定位的工作，是近些年来在计算机技术、通讯技术的基础上飞速发展起来的新型实时动态定位的技术。一般情况下分为基准站和流动站两个部分。基准站会将卫星传输的观测数据连续不断发射出去，流动站负责接受并处理数据，经初始化信息将被传输至控制器内，实时计算载波相位的观测值以获得诸如坐标、高程在内的系列指标。常规RTK技术就可以满足大部分工程项目的测绘要求，能够达到分米级的定位精度，因而已经被广泛运用在诸多行业。

RTK技术工作的基本思路是：作为已知点将某一台GPS接收机安装在相应点位作为测量的基准点，GPS将追踪一定高度截止角范围视场内所有可见卫星，这样可以做到简易地与未知点上流动站接收机的同步观测，在熟悉的空间相关性的基础上，基准站给出已知坐标点数据，就可以计算出坐标改正数，其次，根据通讯网络技术将系列改正数传输给流动用户，流动机又会不断进行位置修正得到真实位置讯息，实现实时定位工作。这种技术将GPS技术与数据传输技术紧密结合起来，实时进行数据处理得到高精度位置信息。

2 水上测量的具体情况

水上测量与陆地测量具有很大的差异，几乎没有水准尺，移动台跑点等相关概念，水上测量是一项针对水上工程施工的手段、监测环节，在许多行业都有水上测量的组成。[1]水上测量的常规测量工作通常会远离海岸，基本与作业船打交道，几乎用不上常规的全站仪、水准仪等仪器。传统的水上测量技术是依靠无线电的双曲线定位体系进行定位的，随后发展成为微波定位。近些年来，GPS技术愈来愈普及，提升了测量导航软件在功能、规模上的性能，水上测量的定位、导航和测量技术进一步向着自动化、智能化和集控化发展。

水上测量分为水下地形测量和水上物体定位两类，水上测量在水深测量上的运用主要有海图测绘、水文测绘、航道测绘以及水库测绘等内容，这些工作的内容就是进行测量水深、了解潮汐变化等现象的过程，GPS等探测仪可进行数据处理和地形图片编制；水上定位测量主要应用于航道疏浚、海底石油勘探、填海施工和海底钻探爆破等工程。

水上测量具有如下特点：首先，水上测量所使用的测量仪器均会进行组合使用，一般通过间接测量的方式进行工作；其次，陆地上测量一般可采用转点作业的方法，但是由于水上测量的仪器的架设往往不能实现固定，导致拉大了基准站与流动站单站的测量距离，这种情况经常发生在广阔水域中。

现代水上测量技术的应用系统对软件、硬件的要求都很高。[2]软件要求是达到可以进行大比例尺水深、海洋综合勘探的测量，与此同时可以对大规模数据进行处理，在功能上、技术上的测量标准达到一定水平。

3 RTK技术在水上测量中的应用

通常情况下为设计地形图所进行的测量工作，无法实现全站仪的正常使用，但是RTK技术不仅在测量上节省了大量时间，还在一定程度上保障了测量数据的准确性。

3.1 水下地形测量

首先，根据实际情况布设制定控制网的位置，RTK技术通过差分技术分析实施测量，此时在数据传输系统的作用范围内达到相当的准确度与精度，通常情况下此技术并不需要铺设较多已知点。例如在2平方公里范围内三个控制点就能达到预期标准，某一点作基准站的架设位置、其余两点进行转化参数的求算，通过校核就能复核相互关系是否准确，此外三个控制点如若分布在测量区域的周边位置就可用于求解七参数。控制点的架设位置的选择应该尽量集中在测量能达到的区域内，保障转换参数的顺利测绘。

其次，进行水下地形的全过程测量，此过程需要接收机、数据传输机和探测仪的组合使用：第一，确认准基站的位置，在考虑布设环境的基础上，考虑GPS的传输信号经过传输是否能达到接收机所在的位置、数据传输机作用时被影响的环境因素，发射台尽量布设至一定高度；第二，采用RTK技术测量时，GPS测量得到了相关坐标数据，就能对相关坐标系进行转换，得到转换参数，当基准站开始工作后，相关连接仪器的测量工作也会随之开始，将已知点的坐标数据进行输入得到转换参数；第三，在水域环境中导航仪器辅助GPS的测量工作，由于水面上不存在参照物，只能根据事先准备的工作线进行操作，采用RTK技术在测量区域内设置相关功能；第四，RTK技术的后续工作就是测探仪将传输得到的数据进行运算处理，这些实时监测的水深经过运算就可以得出相应位置的高程。成图软件就可以集中这些位点的高程数据，进而编辑出水下地形图。[3]

3.2 水上目标定位

在河道疏浚工程作业中，运用RTK技术可以起到打桩疏浚作用，施工人员根据实际情况选用多台RTK移动站同时开始投入工作，通常考虑预算等情况、尽量达到打桩精密度要求的基础上会选用2～4台机器。在施工前会通过精密计算得出一些预选的已知点，考虑与目标中心的距离将移动站移动至相关位点，开启机器就可以将移动站监测的实时数据进行传输，通讯网络中心就可以处理目标位置的偏移量，随后处理后的结果传输给终端控制中心，经过相应修正、复核，储存目标精确地位置坐标。

RTK可以实时定位打桩点位，在展开水上定位的操作时，RTK技术显现出许多优点：其一，偏移量只有很小的误差，一般可将工作船只的位置控制在精度为厘米级的范围内；其二，施工过程中的操作量很小，工作轻松，只需要事先设置好相关机器设备；其三，与传统测量相比较，测量距离大大提升。

4 结束语

采用RTK技术，勘探速度、工作效率大大提高，同时勘测精度得到明显提升，不断拓宽了GPS技术的应用行业与领域，为水利工程的测量工作奠定了坚实的基础条件。在进行水上测量时，RTK技术克服了传统技术棘手的问题，减轻了操作人员的工作量，测量数据实现了实时传输。虽然RTK技术尚处于初步运用阶段，但是RTK技术在技术模式、适用范围上有着极大的优势，在今后的技术发展热潮中肯定能得到更广泛的运用与推广。

参考文献

[1]张建欢，唐波.RTK技术在水上测量中的应用[J].科技资讯，

2014，07：41-43.

[2]何龙云，李明戟.北斗RTK技术在水利工程测量中的应用[J].吉林水利，2013，02：39-42.

[3]黄毅.GPS-RTK测量技术在水文测量中的应用[J].气象水文海洋仪器，2013，03：53-55-60.