浅析GPSRTK技术在水利工程测量中的应用

浅析GPSRTK技术在水利工程测量中的应用

叶灵

惠州市水电建筑工程有限公司516001

摘要：GPS技术作为一种全球卫星定位技术，不仅具有非常精密的三维导航能力与全球定位能力，同时还具有非常高的抗干扰性与保密性，RTK（实时动态差分法）是GPS技术中一种较为常用的测量技术，由于GPSRTK技术在实际应用中存在较高的潜力，所以在水利工程测量领域中应用对于测量工作的顺利进行可以起到重要作用。很多水利工程都建设在相对偏远的地区，这无疑为水利工程测量工作带来了非常大的困难，将GPSRTK技术应用于水利工程测量中，可以使工程测量精度得到显著提高，其工程应用价值非常高。

关键词：GPSRTK技术；水利工程测量；应用

1GPSRTK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。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。

2GPS-RTK技术在水利工程测绘中的应用优势

2.1作业条件要求低

在GPS-RTK技术在水利工程测绘中进行应用时，对两点之间的光学通视性没有要求，只需要达到电磁波通视要求即可，而且利用GPS-RTK测量过程中，不受气候条件、照明程度、能见度及通视条件等制约，在两点间无法通视及地形复杂条件下都能够有效的满足测量任务。

2.2定位精度高

在利用GPS-RTK技术在水利工程测绘中进行测量时，其对各个测点数据进行独立采集，有效的提高了数据的准确性和可靠性，有效的控制了累计误差的产生。为了能够有效的控制测量的准确度，通常会采用同控制点施测和平差消除法。在具体测量过程中，在特定作业半径范围内、符合GPS-RTK基本工作条件、信号充足，这样所测量的数据基本都能够达到厘米级的精度。

2.3自动化程度高

同时GPS-RTK技术兼容性和集成化程度较高，能够与计算机实现快速连接，并装载各类测绘软件，实现数据快速的导入绘图软件中，人工工作量大幅度降低，没有人为误差产生，具有较高的自动化程度，这也作业精度得以有效提高。

2.4作业效率高

通过设立基准站，不仅控制点数量减少，不需要进行图根控制网布设，有效的提高了作业效率。

3GPS-RTK技术在水利工程测绘中的具体应用

3.1水下地形测量

在水利工程建设过程中，需要对水下地形情况进行有效掌握。但由于水下地形十分复杂，测量难度较大。因此在水利工程测绘过程中，利用普遍方法来对水下地形进行测量不仅工作量较大，而且需要较多的人力支持，测量范围十分有限，测量精度也难以保证。因此在近年来水下地形测量中通常都是采用GPS-RTK技术，会应用到海洋测量软件、数字测深仪、动态GPS等，为水下地形测量带来了较多的便利条件。在具体测量过程中，需要对计算机、测深仪和GPS进行连接，利用导航软件来对测量船进行定位，同时将测量船引导到特定的测量断面上，并利用测深仪和GPS将检测到的实时数据传输到计算机中。最后则会利用测量软件来对数据进行处理，并生成水下地形图。利用GPS-RTK技术来实施水下地形测量，有效的降低了工作强度，缩短了测量周期，有效的提升了测量的精准度。

3.2加密控制点测量

在水利工程测量工作开展之前，控制测量作为其首要环节。水利工程建设通常所处位置都较为偏僻，这也使高等级控制点数量较少，利用传统三角网和测距仪来进行测量时，所得到的测量数据精度无法保证，而且测量工作效率较低，因此会GPS-RTK技术来对加密控制点进行测量，不仅有利于简化工程流程，而且对工作环境没有过高的要求，只需要几个测量控制点即可达到加密控制点的测量要求，有效的提高了测量的工作效率。

3.3数字化地形图测量

在水利工程测量过程中，采用GPS-RTK技术能够在特定测量环境中测量地形。并利用数据采集的功能来测量地形点，或是结合实际地形来进行测量设定。最后将所采集到的地形点进行成图处理一生产数字化管道地形图。

3.4施工放样测量

由于GPS-RTK技术随机软件中具有放样功能，因此在水利工程测量过程中可以利用该功能来对曲线、直线和点进行放样，输放设定好的已知坐标，并以此目标点作为参考点，流动站实际所处位置坐标作为修正点，在电子手簿屏幕上利用图形的方式将目标点和修正点之间出现的偏移距离有效的显示出来，以此为依据来对流动站进行移动，使其达到规定的精度。

4GPSRTK技术测量质量的保障措施

4.1误差控制措施

随着近年来GPSRTK技术在水利工程测量领域中的应用越来越广泛，测量误差问题也开始出现，一旦应用GPSRTK技术测量时出现误差，应从GPS技术的角度着手进行误差控制，若卫星出现了错误，GPS将会出现轨道误差，通常情况下水利工程测量中这种误差对测量值的影响是比较小的，甚至可以忽略不计。应用RTK技术测量的过程中，若使用的天线出现了相位变化，这种情况下很容易会出现测量误差，这种情况下仅需校正天线即可实现误差控制。

4.2提高工程测量质量的对策

要想提升水利工程测量质量，通常应从RTK技术着手，其中最常见的就是已知点检核比较法，该方法利用RTK技术测出测量点，然后以该点的三维坐标为基础，对这些坐标点进行比较检核，确定测量过程中误差的存在，然后采取措施进行控制。同时，重测比较法的应用也可以提升工程测量质量，该种方法是指确定精度较高的控制点，并对已经测量过的RTK进行再次测量，对比原始数据与新数据，从中发现问题的所在，并利用有效措施进行解决。除此之外，还可以利用电台变频实时检测等方法提升工程测量质量。

5结语

相较于传统测量方法，在水利工程测绘工作中，GPS-RTK技术具有非常显著的优势，不受气候条件和地理环境等因素的制约，不需要投入大量的人力和物力，即能够有效的提高测量的效率和精度，有效的保证了测绘结果的准确性和可靠性。

参考文献

[1]吴康.GPSRTK技术在水利工程测量中的应用研究[J].科技与企业,2014,18:130.

2]赵杰.GPS高程测量技术在水利工程测量中的应用[J].广东科技,2014,22:134+123.

[3]韩俊义.GPSRTK定位系统在水利工程测量工作中的应用[J].科技风,2015,02:174.