GPS-RTK技術在水利工程測量中的應用

【摘要】GPS-RTK作為一種工程測量手段，可以實現控制測量、碎部測量、工程放樣和數字化成圖等測繪工作一步到位。本文淺談GPS-RTK技術在水利工程測量中的應用。

【關鍵詞】GPS-RTK技術；水利工程；測量；應用

一、GPS-RTK 技術應用中的特點

（1）定位精度高：GPS高程測量觀測時要充分考慮影響GPS測量精度，目前的GPS可以保證在動態的情況下可以在幾分鐘內就很容易達到±10mm～±20mm的定位精度，這完全可以滿足水下地形點的平面位置精度要求。同時在50km以內的基線上相對定位精度可達1×10-6～2×10-6，100km～500km可達10-6～10-7，1000km以上可達10-9。（2）加密控制點：進行準確測量首先要做控制測量，平均每天可測量30～40個加密控制點，效率較高，操作簡單方便。（3）準確測量施工放樣：利用RTK隨機軟件中放樣的功能進行點、直線、曲線放樣測量。

二、測量誤差分析

1．GPS接收機誤差。一般說來，GPS接收機為TOPCONHIPER雙頻接收機。該接收機的靜態測量平面精度為：3mm+1ppm×D(基線距離)。RTK的測量平面精度為：10mm+1.5ppm×D(基線距離)。

2．RTK測量誤差及其確定。靜態GPS點是在測量區域內按照大致每5km一個布置，在下一步工作中，影響RTK測量點的精度主要有以下幾個方面：（1）基站架設的對中誤差m站；（2）GPSRTK接收機標稱精度m標；（3）GPS解算軟件的解算精度m解；（4）測量對中桿的對中誤差m對。水準器分圓水準器和管狀水準器。圓水準器內部是一個球面，球面的頂點為圓水準器的零點，水準器的分劃以零點為圓心的同心圓。它的球面半徑比較小。管水準器的內壁是一個半徑很大的旋轉弧面。管內注有冰點低，流動性強，附著力小的液體，外表刻有2mm的分劃線。衡量水準器的精度指標是圓弧面上的2mm所對應的圓心角角度。使用的基座和對中桿均是圓水準器，它的指標精度t=8分。基座是光學對中，根據幾何關系，指標精度對對中的影響就是對中的視線偏離鉛垂線角度為8分。那么它對基站對中的影響m站就可以推算出來：根據三角函數：m站=Hi×tan(8′)，Hi：儀器高，一般為1.5m。m站=1500×tan(8′)，m站=3.49mm。對中桿對中誤差m對：m對=Ht×tan(8′)，Ht：桿高，一般為2.0m，m對=4.65mm。

3．GPS-RTK接收機標稱精度m標。在實際作業中，一般比較遠的作業半徑為5km，根據GPS標稱精度，可以推算GPS本身誤差。m標=10mm+1.5×5000000/1000000，m標=17.5mm

4．GPS解算軟件的解算精度m解。軟件解算精度是隨觀測時間變化，時間越長，解算的精度越高。一般選擇平面解算精度低于3mm，就自動保存測量數據。m解=3mm。

5.RTK測量點的精度確定根據誤差傳播定律：

m2測=m2站+m2標+m2時+m2解，m2測=3.49×3.49+17.5×17.5+4.65×4.65+3×3，m2測=349.05，m測=18.7mm。

所以，RTK測量點位在距離基站5km時的測量精度為18.7mm。根據作業距離，估算點位精度、相對基站的相對精度、相鄰最弱點點位精度和最弱相鄰點邊長相對中誤差如下表(表1)。其中，最弱相鄰點邊長相對中誤差是按250m計算(在水利水電工程測量規范中，測量1：1000的地形圖，測量五等導線的長度為250m)。

表1估算點位精度、相對基站的相對精度、相鄰最弱點

點位精度和最弱相鄰點邊長相對中誤差

三、測量應用實例

（1）測區概況。該水利工程以防洪、灌溉及城鄉供水、發電為主，兼顧航運，并具有攔沙減淤等綜合利用效益，屬準社會公益性項目。該水下測區河道曲折，兩旁山形相對平緩，水線兩旁五十米區域為棄土或鵝卵石無茂密植被。除個別地方外對RTK作業無大的影響。將GPS-RTK技術水利工程的施工測量中，使測量內外作業一體化，數據獲取及處理自動化，測量過程控制和系統行為智能化，解決偏遠地區水利工程施工測量困難的問題，同時通過施工測量監理，能夠及時進行測量質量檢查工作，確保測量成果的正確性。（2）確定轉換參數。為保證轉換參數的精度，共加進5個高等級GPS控制點(A，B，C，D，E)，通過多種點的匹配方案，選擇殘差較少、精度較高的一組參數為最終啟用參數。（3）工程應用及定位精度比較分析。工程控制測量和放樣測量均采用RTK作業。相鄰觀測點間全站儀實測距離和RTK實測距離進行抽樣檢查。由于采用了殘差較小的參數控制文件，正式工作之前檢測已知點，觀測時利用帶對中桿的三角支架作業，提高了觀測精度。

參考文獻

[1]尹景偉．淺談GPS-RTK技術在水利工程測量中的應用[J]．江蘇水利．2007

[2]盧萍．GPS-RTK技術在水利工程放樣中的應用[J]．水利電力機械．2007