RTK 在防洪減災數據采集中的應用

丁亞君DING Ya-jun

（浙江省水利水電勘測設計院，杭州 310002）

（Zhejiang Design Institute of Water Conservancy &Hydraulic Power，Hangzhou 310002，China）

0 引言

防汛本著“以防為主，防重于搶”的原則，做好各項工作。浙江省北部杭嘉湖平原是嘉興市經濟、政治、文化、商貿中心，上海經濟區的黃金腹地和浦東新區的延伸地，極具開發潛力和發展前景。南湖區地域面積426 平方公里，人口50 多萬。是我省重要的產糧基地，是經濟較發達的區域之一。整個測區地勢平坦，水網密布，河道縱橫，城鎮村落密集。年平均氣溫為16 度，屬第四系的河、海呈相淤泥沉積。

通過嘉興市南湖區防汛指揮系統（一期）防洪減災數據采集，全面掌握嘉興市南湖區范圍內水利基礎設施和基本農田等的現狀地面高程，為全面分析地面沉降對區內防汛工程，基本農田保護區的影響及所造成的損失提供依據；為地面沉降機理分析、預測與防治提供了基礎資料依據；為沉降風險區的劃分提供數據依據；為建立區內的數字高程模型提供基礎。

1 RTK 基本原理

RTK 定位技術即實時動態（Real Time Kinematic）測量，是GPS 技術與數據通信技術相結合的載波相位實時動態差分定位技術，它能夠實時地提供測站點在制定坐標系統中的三維定位結果。

RTK 系統是由基準站和流動站的GPS 接收機接受GPS 衛星信號，基準站接收可視的衛星信號，將基準站的WGS-84 的參考坐標、觀測值、衛星狀態通過電臺的無線電數據鏈，傳輸到流動站，流動站接收機在跟蹤GPS 衛星信號的同時，通過無線電臺，接受基準站傳輸來的觀測數據，采用OTF（On The Fly）方法解求載波相位整周模糊度，并根據相對定位原理，實時獲得WGS-84 坐標，再根據轉換參數及投影方法實時計算出流動站GPS 信號接收機的三維坐標。

2 RTK 數據采集基本特點

能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，并達到厘米級精度。在RTK 作業模式下，基準站通過數據鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數據鏈接收來自基準站的數據，還要采集GPS 觀測數據，并在系統內組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結果，在整周未知數解固定后，即可進行每個歷元的實時處理。

3 RTK 數據采集應用

3.1 坐標轉換參數的獲取 GPS-RTK 測量是采用WGS-84 系統的坐標，而本次成果要求平面為嘉興市地方坐標系，高程為1980 國家高程基準，所以要進行坐標轉換參數的求解。

因七星鎮的D 級GPS 七星110 已經被破壞，本次僅采集了均勻分布在整個測區的新豐159、新篁182、王店92、余新131 四個點的WGS-84 系統的坐標。根據嘉興市地方坐標系平面成果和二等水準1985 國家高程基準成果，通過RTK 手簿的隨機軟件計算出整個測區范圍內的轉換參數（見表1）。

表1 參考點的轉換殘差及轉換參數表

3.2 網絡RTK 的使用 嘉興市測繪與地理信息局已初步完成嘉興市連續運行衛星定位綜合服務系統（JXCORS），為了工作的順利進行，在業主和嘉興市測繪與地理信息局的大力支持下，申請并簽訂了該系統的使用協議。

外業隊在施測高程點前將轉換參數正確設置到接收機內，并對接收機、手簿控制器及網絡控制中心之間的數據鏈接與傳輸進行檢查，確認接收機、手簿控制器及網絡控制中心之間的鏈接正確后再進行校核。整個測區每相距3～5 公里范圍內均有四等以上的高程控制點，高程數據采集前用已知高程點進行校核，差值大部分為2cm 以下。

3.3 GPS-RTK 高程數據采集

①碎部點高程測量內容及精度。測量的內容為整個測區內的河岸（包括浜）、堤防、水閘、機埠、主要橋梁、基本農田、坎、旱地、園地、村鎮周邊及村鎮內的主要道路等。由于本次收集到的1：2000 地形圖版本較早，很多地方變化很大，本次圈出了變化較大的范圍，測出了新建的加固坎和抽水機埠。

碎部點高程的密度按1：2000 地形圖1m 等高距精度要求進行，即河岸、堤防、坎、旱地、村鎮周邊及主要道路實地30～60m 內測了一個高程點；水工建筑物如水閘、機埠等每座各一點；橋梁一般測一點，跨度較大的測三點；基本農田、園地每丘一點；重點關鍵部位及地形起伏變化大的地段高程點進行了加密。

②高程數據采集。當GPS-RTK 與已知高程點校核確認無誤后開始高程數據的采集工作，觀測時在衛星信號條件好，流動站對中桿的圓氣泡嚴格穩定居中，RTK 固定解穩定收斂后進行數據采集。

4 主要技術問題和處理方法

GPS-RTK 的坐標轉換參數首先在整個測區用測過二等高程的四個D 級GPS 求得，高程數據采集是分區分塊進行的，施測前通過離測塊最近的四等以上水準點對高程進行比對，若比對差在±2 厘米以內時就不改正，超過±2 厘米時通過改測桿的高后調整到準確的高程上來。參見GPS-RTK 與已知點高程比對分布圖（圖1）。

圖1 嘉興市南湖區防汛指揮系統（一期）防洪減災數據采集項目GPS-RTK 與已知點高程比對分布圖

5 高程采集精度

外業工作全部結束后，對野外采集的高程數據用等精度的方法抽查了200 個點，與原測高程進行了比較，差值最大的為+14cm，出現1 個，最小的為0，出現10 個，出現最多的為+3cm 有21 個，參見等精度方法抽查高程數據差值正態分布曲線圖。經統計粗差數量為0 個，中誤差為0.08m，小于規范規定的中誤差允許值±0.17，精度統計如圖2 所示。

圖2 等精度方法抽查高程數據值正態分布曲線圖

6 結束語

利用RTK 測量采集高程點數據，在大面積，開闊地區具有巨大的優勢，使在防汛的數據采集工程變得簡單、方便、快捷、高效，可以全天候作業，能提高測量精度。通過采集的高程數據，編制洪水風險圖，同時為了全面掌握嘉興市南湖區水利地理空間數據現狀，給防汛指揮部門提供準確的基礎數據，有效防范和降低洪澇災害的威脅。

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