有關現代測繪技術用于水利干渠工程分析

陳軍

摘 要：隨著當前科學技術的不斷發展，測繪技術也在不斷升級與創新。在我國水利工程建設中，現代測繪技術發揮著越來越重要的作用，水利工程建設已離不開現代測繪技術的支持。基于此，本文從當前水利干渠工程測繪技術的類型和應用分析入手，探討了其中存在的缺陷，并以南水北調中線工程為例對測繪技術的應用進行了分析，最后對現代測繪技術用于水利工程和水利干渠的趨勢進行了前瞻。

關鍵詞：現代測繪技術 水利干渠 缺陷 南水北調中線工程

1.引言

水利干渠工程作為現代水利工程的重要組成部分，主要目的是協調全國各地水資源分配不均勻的現狀，比如南水北調工程。水利干渠工程能夠很大程度上滿足人們的用水需求，但是也存在一定的難度，主要集中于以下兩個方面：范圍廣、時間長、跨度大，對于測繪技術的要求比較嚴格，且要求在一定時間內完成；測繪儀器的要求精度高，必須實時地在多個采樣點取樣。因此，如何根據測繪工程的不同，選擇測繪手段，并保證工程能夠快速、高效地完成已成為當前測繪學家的研究熱點。

2.當前水利工程中測繪技術

2 . 1新型技術RTK的應用

2.1.1RTK技術基本原理

RTK技術是一種新型的測繪技術，是測繪工程實現在野外實時測繪的標志性技術。GPS-RTK技術是將GPS系統與RTK技術結合起來，是GPS系統得以應用的里程碑式技術。該技術通過監測載波相位觀測值，利用RTK技術進行計算，其計算精度可以達到厘米級。GPS-RTK兩項技術的結合為測繪領域帶來了新的曙光。RTK技術運行過程中，必須由至少兩臺GPS移動站配合進行。GPS-RTK聯用技術的運行應該保證實時跟蹤至少4顆衛星，且每一顆衛星的發射的信號強度也有一定要求。通常來說，GPS的監測是基于一臺GPS定位建成的基準站和多臺GPS定位組成的流動站。基準站和流動站的測定原理基本相似，二者相互配合，完成對數據的監測，缺一不可。其原理都是通過衛星監測，由基準站向流動站提供所監測到的數據，流動站經過一系列運算，分析結果為厘米級精度為止，從而達到數據的成功傳輸，并形成對于這些衛星的實時動態監測。

2.1.2RTK技術的主要特點

（1）各監測站的位置設定更為自由。傳統監測站要完成實時監測，必須保證各監測站之間的位置在能夠互相通視的范圍之內。現在所采用的新型GPS技術相比傳統技術而言，能夠更加靈活地設定監測站所在位置，無需保證是否在相互的通視范圍，僅保持監測站能夠實時檢測信號即可。因此，GPS技術需要保證監測站上空開闊，能夠及時監測到GPS信號和衛星所傳輸信號。

（2）覆蓋范圍廣。傳統監測手段需要保證監測站位置在彼此的通視范圍，這在很大程度上限制了監測站的廣泛建立，因此覆蓋范圍較窄。采用RTK測量技術，不僅可以避免監測站位置的沖突，還可以拓寬監測覆蓋面積。只要在15km的范圍內，有大于3個監測點，就可以實時計算出相應參數。因此，RTK測量技術覆蓋范圍廣泛，有效避免了傳統測量技術的缺點。

（3）測量準確度高。GPS測試技術能夠實時傳輸有效數據，保證數據的有效性和準確性，從而保證測量精度。目前，在動態測試情況下，GPS測試精度可以達到10-±20 mm，該精度已經能夠滿足一般情況下的精度要求。動態測試情況下，GPS測試精度可以達到5mm+1ppm，GPS測量的優勢還會隨著測量相對距離的增加而增加。

（4）完成監測所需時間較短。隨著科技的不斷發展，GPS測量技術也在發生著日新月異的變化。現在，GPS測量技術的監測時間維持在1-2小時。如果采用靜態定位法，所需時間會縮短為20分鐘，如果采用動態定位法，所需時間會更短，可能只需幾秒而已。

（5）能夠更加具體的提供位置信息。GPS測量技術能夠同時進行三維監測，提供三維坐標數據，因此所提供的信息更加準確，可達到更高的精度要求。

（6）操作流程簡單。GPS-RTK測量技術比傳統測量技術方便操作，只要完成架設工作，工作人員進行幾項簡單的工作，如儀器的開啟與關閉，量取儀器高度以及及時檢查儀器是否處于正常的工作狀態，就能保證數據的正常獲得。在測量過程中，測量人員應該攜帶GPS走到測量點，完成對于數據的獲取、記錄、分析、計算工作。

（7）工作時間長。只要保證有足夠強度的信號，GPS測量技術就能保持工作狀態。GPS衛星在全球各地合理分布，基本不受天氣約束。

2 . 2 GPS-RTK技術的應用現狀及應用前景

作為首批中小河流治理項目的代表，唐河治理工程備受矚目。唐河河道較長，河道內外高度差距較大，且周圍樹木較多，導致其通視條件較差。采用傳統的測量技術很難實現實時監測。因此，在唐河的治理工程中采用了新型的GPS-RTK技術。主要目的是測量河道的橫縱截面，描繪出唐河的地形圖，確保施工便利。施工階段存在的測量任務有放線測量、工程完工時的驗收測量等。

傳統的測量方法耗時耗力，首先要在測試區間合理布置控制點，且各控制點必須在各自通視區內，然后進行圖根點的布置，并對地形地貌等進行測量，且與控制點的布置相同，圖根點的布置也要在相互通視區內。這種傳統方法不僅測量精度不高，還十分耗損人力，完成一次粗略測量需要3-4人協同工作，且一旦發現有漏洞存在，就要重新測量。

采用GPS-RTK技術不僅能保證測量精度，更大大地減少了人力耗損。在測量過程中，只需要測量人員手持GPS在測量點停留幾秒，就能夠獲得精準的數據，由專業人員分析，獲得所需測量值。

從唐河治理工程可以看出，GPSRTK技術與傳統技術相比，方便快捷，不僅能在較短時間內完成工程的測量，還提升了工程精度，減少了人力的損耗，大大提高了工程的效率。

3.現有技術的缺陷

盡管GPS-RTK測量技術有著眾多好處，不僅能夠保證測量精度，還能夠更加高效地完成工程測量。然而，任何一項技術都有其缺點，GPSRTK測量技術也是一樣，目前，這項技術存在的缺點主要概括為以下幾個方面：

3. 1數據傳輸過程仍需要時間

GPS-RTK測量技術雖然能夠很快地實現數據的獲取和處理，但是在數據從獲得到處理階段，仍然需要一定的傳輸過程，不能夠實時傳輸到處理人員處。這樣就會導致業內電腦無法及時獲得數據，不能對數據進行處理。

3.2地下數據的獲取仍然存在一定難度

在測量地下數據時，誤差很大，不能獲得精準的數據，后續分析自然也會存在一定的誤差。

3.3目前GPS-RTK測量技術發展仍有待完善

雖然GPS-RTK測量技術能夠基本上滿足測量需求，其優點顯而易見，但是進行水下測量仍存在很大難度，不能實時獲取數據，因此，該技術仍有待完善和開發。

3.4歷史原因的影響

我國在工程歷史上存在四套不同的標準，分別是高層測量標準和平面測量標準各兩套。因此，GPS-RTK測試技術的實施也存在很大問題。

4.以南水北調中線工程為例的測繪應用

因為我國水資源分布不均勻，于是國家開啟了南水北調工程，將水資源從漢江一帶調到華北以及西北地區，均衡我國水資源的分配，改變華北西北地區缺水的困境。南水北調工程主要分為三條工程線路，分別是位于東部的東線工程，位于汗水和丹江口的中線工程和位于青藏高原的西線工程。

2014年，中線工程已經正式通水。將其中的某一干渠作為研究對象，重中之重就是完成該干渠的平面控制測量工作。傳統的測量手段較為緩慢，精度不高，且人力損耗大，過程冗繁。采用新型GPS-RTK測量技術，能夠在減少人力損耗的情況下，快速完成測量過程，且測量結果精度高，不需要重復測量，過程簡單便利，不受天氣等因素影響。

然而，在實際測量過程中仍然存在一定的問題，表現最為明顯的就是干渠周邊的農田和樹木阻礙了信號傳輸，使得GPS-RTK測量技術運行不暢。基于此，網絡信號傳輸技術應運而生。該技術能夠準確獲取三維數據，精度高，尤其在層巒疊嶂的高山區更為精準，能夠有效地避免信號被樹木農田遮擋的問題。

5.結論與發展趨勢

水是人類賴以生存的重要資源，我國水資源分布不均勻的現狀導致了華北西北地區極度缺水。針對這種情況，我國政府及時采取措施，開啟了南水北調等工程。在這些工程的實時測量過程中，傳統的測量技術較耗損人力，且獲取數據精度較低，因此，GPS-RTK測量技術取代傳統測量技術成為主流。只要保證信號接收正常，GPS-RTK測量技術就能正常運行，獲得數據精度高，時間短，且不受天氣等條件影響。然而，GPS-RTK測量技術也存在弊端，無法準確獲取地下數據。在日后的測量工程中，GPSRTK測量技術必然會得到更好的開發與利用。

參考文獻：

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