GPS—RTK测量技术在水利工程测绘中的应用分析

武艺

摘要：现阶段，随着科学技术的发展，我国水利工程的发展也有了很大的提高。GPS技术诞生于美国，其在水利工程测绘中得到广泛的应用，该技术具有高精度、操作简单等优点，为拓宽信息采集与处理功能发挥重要作用。随着全球经济的迅速发展，GPS技术的信号得到较好的改善，该技术在全球范围内的应用越来越广泛。

关键词：GPS-RTK测量技术；水利工程测绘；应用分析

引言

随着我国科学技术的快速发展，各种新兴技术层出不穷，为我国各个行业的发展提供了巨大的推进力。GPS-RTK测量技术，作为新兴技术的一种，为我国水利工程的建设提供了技术支持，尤其在测绘方面起到了重要作用。GPS-RTK技术改变了传统测绘的方式和程序，主要体现在控制网的部署不再以逐级布网的方式为重，而直接在首级控制之下，部署控制点、采集地，高效完成部署工作，并且提高了测绘结果的精准度，减少误差。总而言之，GPS-RTK测量技术的出现，提高了我国水利工程测绘水平，为水利工程建设水平的提高提供了技术保障。

1 GPS-RTK技术基本原理的概述

RTK（Real-TimeKinematic）即实时动态差分法，也被称为实时动态测量技术。其通过载波相位测量及数据传输技术，完成工程测绘工作。该技术是GPS技术的一种延伸，是建立在成熟的GPS技术之上的。目前的RTK技术，通常包括流动站接收机、基准站接收机及数据链三方面内容，核心在于载波相位技术，其是整个RTK技术的基础。通过基准点中的接收机，接受卫星所导的测绘数据，并且将所获得的数据进行收集、统计与分析，之后再通过无线数据传输技术将处理完毕的数据传输到流动站，最终由流动站将接受的GPS信号进行计算，获得三维坐标，在这一过程中，所得数据能够精准到厘米级别，无论是测量效率还是精准度，都大大提升。由此可见，RTK技术对于工程测绘行业的推动效果是不可比拟的。

2 RTK的不足及测量成果的质量控制

2.1受卫星状况限制

卫星系统位置在美国最好的时间段，其他国家的在某时间段内无法达到良好的卫星覆盖状况，极易出现假值的问题。而且对于一些偏远的山区、森林区及高楼密布区，较差的卫星信号给作业时间带来不利影响。要想发现假值问题，可以通过应用RTK测量成果质量控制的方式，并通过选择作业时间的方法解决作业时间受限制的问题。

2.2天空环境影响

GPS-RTK技术的应用效果极易受到天空环境因素的影响，尤其是在白天中午，该时间段的电离层干扰较大，且较少的共用卫星数，常常导致初始化时间长的现象，使测量作业无法顺利实施。根据实际情况可知，在11：00之前，15：30之后，RTK测量结果的效率最高，而中午时分是测量效率最低的时间段。因此，在应用GPS-RTK技术时，应选择合适的测量时间段。

2.3数据传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小的问题

障碍物对RTK数据链传输的影响较大，比如，高大建筑物、高大山体等，其對高频信号源的干扰十分严重，直接造成测量精度及作业半径。另外，从实际情况可知，当RTK作业半径超过一定距离时，测量结果误差超限，因此RTK的实际作业有效半径要小于其标称半径。对于这一问题的解决，主要是改变基准站布设点，将其布设于测区中央的最高点能取得良好效果。

2.4初始化能力和所需实践问题

在一些楼群密集的地方，由于GPS的信号较差，实施作业具有一定难度，有时需要进行RTK的重新初始化。对测量作业的效率与精度带来不利影响。为了解决这一问题，选择性能较高的RTK机型发挥重要作用，将所需时间短、初始化能力强的RTK机型应用测量中，具有重要的实践意义。

3 GPS-RTK技术在水利工程测量中的应用

3.1加密控制点的测量

控制点的确定和调整是测量工作中最重要的工作，一般水利工程大多分布在山区及复杂地形中，在这种环境中很难精准确定控制点，给测绘工作带来了困难，实际工作中广泛应用全站仪以及三角网的测量法。但是，这种测量方式容易收到外界干扰，并且测量工作量较大。应用RTK技术能够取得更好的效果，并且操作更加简便，大幅度减少工作量。

3.2求定测区的转换参数

这是指主要采用高斯投影方法将观测的WGS-84坐标转换为工程施工的自定义坐标或者国家平面坐标。假如相应的水利工程测区有国家坐标系的高等级点，可直接对其进行采纳。在采用自定义坐标系过程中，可选择一个投影面，对加常数或投影椭球高、中央子午线进行重新的定义，从而保证地面网边长投影的高程基准面与椭球面保持一致，在现场测定和计算出基线的长度、基线两端点的自定义平面坐标，然后通过随机软件求得坐标的转换参数，在相同测区内，为保证坐标的统一，通常使用相同转换参数。此后，一定要进行检查，保证所测长度的变形小于2.5cm/km，已达到和符合相关规范及标准。

3.3施工放样测量

RTK应用在水利工程的测绘工作中，能够高效完成施工放样工作。将水利工程中的已知坐标输入到数据处理软件中，对其进行修正。具体而言，是以流动站所在的坐标为基准，利用地形图对目标点与流动站之间的距离进行确定，进而对目标点的坐标进行修正，完成施工放样测量工作。

3.4水下地形测量

水下地形测量是水利工程测量难度较大的部分，主要是由于复杂的水下地形给测量作业带来一定难度，使得测量人员无法看到实际状况，且较差的水上作业环境加大了测量难度。测量人员一般的采用这几种方法，即六分仪、三杆分度仪、全站仪配合测深仪，但是这种测量方法具有一定的缺点，比如工作量较大，精度较低，所需人员多等。随着GPS-RTK技术的良好发展，水下地形测量在水利工程测量的应用取得良好效果，其中有海洋测量软件、中海达数字单双频测深仪等，将这些导航软件与笔记本连接起来，能保证定位的准确，且能实现GPS与测深仪的数据导入笔记本中，由海洋测量软件处理生成水下地形图，为形成软件绘制水下地形图奠定基础。在水下地形测量中应用GPS技术，能够大大减少工作量，且有助于提升测量精度，另外，水下地形图为今后建立与管理地理信息系统提供良好条件。

结语

GPS-RTK测量技术改变了当前水利工程测绘工作的格局，提高了测绘工作的效率和精准度，降低了测绘成本，解决了测绘工作中的难题。水利工程的测绘人员要加快掌握RTK技术，从而更加高效地完成测绘工作，不断提高水利工程的施工水平。

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（作者单位：天津水运工程勘察设计院

天津市水运工程测绘技术企业重点实验室）