GPS-RTK在黄河河道淤积测验中的应用探析

GPS-RTK在黄河河道淤积测验中的应用探析

张楠韦玮刘涛彭飞

1.黄河水利委员会三门峡库区水文水资源局河南三门峡472000;2.黄河水利委员会水文局河南郑州450000

摘要：本文首先概述了GPS-RTK技术，然后指出了GPS-RTK技术在黄河河道淤积测验应用中存在的问题，最后针对存在的问题提出了解决方法。

关键词：GPS-RTK；黄河河道；淤积测验；存在问题；解决方法

黄河是一条举世瞩目的多沙河流，其干支流水资源开发均面临着一个重要的无法逾越的难题—水库泥沙淤积，其泥沙问题也备受国内外水利专家的关注。黄河下游河道为典型的冲积型平原河道，河道冲淤数量及其分布是洪水预报、防汛、河道治理、科研等工作的重要基础资料。黄河河道泥沙淤积减少了防洪库容，降低了防洪能力，调洪能力下降，直接威胁水库大坝安全。

近年来，GPS-RTK技术愈来愈稳定成熟，已被广泛应用于工程测量、地形图测绘中。但是GPS-RTK是一个相对比较新的技术，相关的测量规范还不够完善，给该技术的进一步推广和应用带来了一定的影响。目前，厘米级实时RTK技术已被人们所接受，并广泛应用于数字地形图测绘、地籍测量、城镇规划、地球资源调查与管理等领域。

1GPS-RTK技术概述

GPS-RTK技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS定位技术，实施动态测量。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时通过输入相应的坐标转换参数和投影参数，实时得到流动站的三维坐标及精度。

GPS-RTK测量系统一般由以下三部分组成：GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成（或通过通讯网络连接），它是实现实时动态测量的关键设备，其软件系统具有能够实时解算出流动站三维坐标的功能。

1.3GPS-RTK技术的优点

在一般地形地区进行数据采集，如果基准站设置合理，可达到的作业半径约为6km，很大程度上减少了全站仪测量中的“搬站”次数，节约了宝贵的时间。并且GPS-RTK技术作业速度很快，采集每个数据只需要几秒的时间，提高了工作效率。

RTK技术克服传统测量仪必须要求在可视条件下作业的缺点，它的要求是主机和流动站能够进行自由的数据交换。因此，和传统测量方法相比，RTK技术作业更加顺利，一般来说可以全天候作业，特殊的条件除外，如卫星或天气状况不好等。

实时动态显示经可靠性检验的厘米级精度的测量成果(包括高程)。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内(一般为4km)，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。

2GPS-RTK技术在河道淤积测验应用中存在的问题

2.1外业作业中的问题

在白天，特别是中午，因受电离层干扰大，共用卫星数少，常接收不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。

RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰及仪器电子元件老化的影响，在传输过程中衰减严重，影响外业精度和作业半径。

RTK测量的精度和稳定性都不及全站仪，特别是稳定性方面，这是由于RTK较容易受卫星状况、天气状况、数据链传输状况影响的缘故。因此，和GPS静态测量相比，RTK测量更容易出错，必须进行质量控制。

2.2内业处理中的问题

2.2.1淤积断面测量其实就是一个数据整合的过程，如何令RTK数据同时包含地物、地貌信息。这样外业就会节约一半的人力消耗。

2.2.2数据都包含在外业数据中，内业整理其实就是一个将外业代码转换成文字信息的过程，由于外业数据同时包含文字信息，这样可以实现电子数据之间的转换，如何将DAT文件纵向分割，并且不带逗号，变成XLS格式及如何将代码信息直接转换成文字信息，省去传统做法中将电子数据抄录到草图再将草图文字录入到电脑的过程，可省下内业大部分工作量。

3GPS-RTK技术在河道淤积测验应用中存在问题的解决方法

通过作者长期外业实践经验和对GPS数据等方面的认真分析研究，对存在的几个问题总结了相应的解决办法。

3.1作业时间

通过长期的实践认为，在同样的条件和同样的地点上进行RTK测量，上午11点之前和下午2：30分之后，RTK测量结果准而快，而中午时分，很难进行RTK测量。所以作业时一定要提前留意卫星星历预报，做好时间段的选择，尽最利用效果好的时段进行作业。

3.2作业半径

当作业半径比标称距离小时，通常的解决办法是加大电台的功率和提高电台天线的高度，最好达到设置一次基准站，能够施测3个一5个断面以提高工作效率。

3.3质量控制

进行质量控制时，主要采取以下几种方法。

3.3.1已知点检核比较法——即在布测控制网时用静态GPS或全站仪多测出一些控制点，然后用RTK测出这些控制点的坐标进行比较检核。发现问题即采取措施改正。

3.3.2重测比较法一每次初始化成功后，先重测1个～2个已测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后才进行RTK测量。

3.3.3电台变频实时检测法——在测区内建立两个以上基准站，每个基准站采用不同的频率发送改正数据，流动站用变频开关选择性地分别接收每个基准站的改正数据从而得到两个以上解算结果，比较这些结果就可判断其质量高低。

3.4内业问题的解决方法

规范外业点号、代码输入方法，从而使RTK数据同时包含地物、地貌信息。在内业整理时使各类信息自动分割成列，方便代码和属性的替换以及数据格式的转换。

3.4.1测量传出的文件为DAT类型文件，其格式为“点号，代码，x坐标，Y坐标，H高程”。其中，X、Y、H为固定数据无法变更，而点号和代码共两栏可供测量员自由输入，如果这两栏不够用，可将“A&B&C”代入“代码”中，这样格式可变为“点号，A&B&C，X坐标，Y坐标，H高程”，如此类推，每一个点可输入任意多个地理信息。但需注意的是，“A&B&C”中连接符号“＆”可更改为任意符号，但不可使用“，”和“．”符号，不能使用数字和字母。因为“，”为数据分隔符，使用“，”之后将会造成该处信息割裂，而“．”在今后替换成“，”之时，将会造成牵动整体坐标高程中小数点的改变，而使用数字和字母也将牵动整体数据，造成数据混乱。

3.4.2DAT文件属于数据流格式，不可直接更改为XLS格式，否则，一行数据信息只会存储于同一个表格中，后续工作无法进行。正确的做法是将DAT后缀改成CSV，这样每一个点所包含的信息就会变成省去逗号的表格形式，类似于XLS表格。如果只提供打印成果，CSV与XLS无任何区别，如果提供电子表格，只需将CSV内的表格复制到XLS中即可。

3.4.3代码转换成文字只需使用表格中的替换命令，这需要事先拟定统一的规范，并按照一一对应的关系在代码栏输入适当的信息如“htb”代表“旱田边”、“kx”代表“坎下”等。

4结语

GPS-RTK技术已为测量界普遍地接受，并得到越来越广泛的应用。虽然还有其不足之处，如受卫星状况限制、天空环境影响、数据链传输受干扰和限制、初始化能力和所需时间问题等，但由于其只要满足工作条件，RTK具有高精度、速度快的特点，在工程测量中应用越来越广泛。测绘新技术新设备的推广应用，导致测绘作业流程和作业手法的变革，GPS-RTK技术应用于地形图测绘，使作业效率大大提高。

参考文献:

[1]许志强.GPS-RTK技术在地形测量中的应用[J].中国科技博览，2009，（28）.

[2]梁会议.GPS-RTK技术在地籍测量中的应用[J].地理空间信息，2009，7（4）.