GPS-RTK技術在水利測繪中的應用

◎ 王桂平　山東省萊蕪市雪野水庫管理處

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GPS-RTK技術在水利測繪中的應用

◎ 王桂平山東省萊蕪市雪野水庫管理處

摘要：近年來，憑借強大技術優勢，GPS-RTK已廣泛應用于各大水利工程建設中。實踐證明，GPS-RTK技術在保障偏遠落后、環境條件惡劣的地區水利測繪工作的順利進行具有重要意義。對此，本文以GPS-RTK技術為研究點，簡要介紹了GPS-RTK定位系統原理與使用，闡述了GPS-RTK技術在水利測繪工作中的優勢和特點，并通過實際案例進行了準確分析，最后指出了該技術存在的相關問題即指導意見，便于相關技術人員參考。

關鍵詞：GPS-RTK技術 水利測繪 技術研究

多年來，隨著我國國民經濟的發展，水利工程建設也得到了前所未有的發展，眾多大型水利工程坐落于偏遠山區，為當地經濟發展和人民生活環境的改善做出了巨大貢獻。水利測繪工作是水利工程建設的重要一環，而偏遠地區環境條件惡劣，測量和施工都存在許多困難。GPS是以衛星為基礎的無線電衛星導航定位系統，其特點是全天候、連續性和全球性。在水利水電工程建設中，隨著GPS技術的發展，動態測量技術（RTK）日益興起。GPS-RTK定位系統結合了GPS定位功能及動態測量技術，具有操作簡單、使用方便、精準度高等優點，在偏遠地區的水利測繪工作中得到了廣泛應用，受到技術人員一致好評。

1.GPS—RTK定位系統概述

在水利工程建設中，GPS-RTK系統的使用能夠對測繪點所在位置進行準確定位，且誤差極小，測量數據可靠度高。研究表明，只有GPS在進行定位時，往往容易受到多種因素的影響，靜態測量方式不僅麻煩，精準度也不高。GPS-RTK定位系統進行測繪工作時，以GPS技術為基礎，結合動態測量RTK技術，實現了將GPS測量技術與數據傳輸技術結合的理念。其中RTK技術的作用通過以下形式表現：RTK技術的運用通過GPS接收機對GPS衛星采集到的數據進行記錄，包括達標衛星個數以及PDOP值等信息，接著GPS接收機能夠將搜集到的信息和數據進行準確計算和處理，最后便得到準確性較高的測量數據。

GPS-RTK定位系統包括地面控制系統、衛星接收設備以及空間衛星群等部分。地面監控系統的作用主要在于通過主控站計算衛星星歷、保證衛星運行參數正常等。空間衛星群用于發送GPS衛星信號，以完成最終信息接收和導航工作。GPS-RTK定位系統采用地固坐標系統以及空間固定坐標系統組成，能夠根據測量實際情況精準體現坐標位置，改善觀測效果。

2.GPS—RTK在水利水電測繪中的優勢

2.1GPS RTK測量技術的特點

GPS RTK測量技術具有如下特點：①定位精度高，數據可靠。GPS RTK系統的采用集合了全球定位系統技術以及動態測量技術，可以實現位置精準定位，數據傳遞誤差小。甚至在一定范圍內，其平面和高程測量精準度達到厘米級。②集成化程度高，自動化功能強：工程實踐表明，RTK技術可以完成多種內、外測繪工作，流動站也可以通過相應軟件完成多種測繪工作，大大較少了工作人員強度，減少了誤差。③工作效率高：GPS RTK測量通常只需一個工作人員操作移動站即可完成半徑為四千米的觀測區，加快了作業速度，提高了效率。④對作業環境要求低，可實現全天候：RTK獨特的技術優勢使得測繪工作受氣候條件、季節、可見度等因素的影響較小。尤其是在地形復雜、障礙物較多的特殊環境下，GPS RTK技術依然可以做到游刃有余，這是傳統測量方法所不能相提并論的。這種幾乎不受限制的測量技術也使得該系統能輕易實現全天候、高精度作業。

2.2GPS—RTK在水利水電測繪中的優勢

GPS—RTK技術結合了GPS全球定位系統以及動態RTK技術，GPS—RTK在水利測繪中的優勢可以通過GPS技術和RTK技術長處分別闡述。

GPS在水利測繪工作中的運用，能夠在很大程度上避免測量站間因通視度不高帶來的困擾。全球定位系統的應用能夠確保工程施工作業按照圖紙要求嚴格進行，較傳統施工方式而言，提高了施工效率，縮短了施工周期。另一方面，通過GPS測量技術觀測，還具有設備操作簡單、自動化程度高、觀測時間短等優勢。

RTK技術在水利測繪工作中的優勢主要體現在以下方面：（1）不同測量站之間觀測數據獨立，不會產生誤差積累。（2）RTK技術具有全天候的特點，能做到對數據的實時處理。此外，RTK測量技術所具有的專業測繪軟件能夠快速生成電子地圖，并參照得出數據，開展施工工作。（3）工程測量精度的提高：RTK技術的使用能夠做到快速定位目標點和坐標，并進行準確測定。與傳統測量方式相比，大大較少了不必要的測量工作，減輕工作量的同時還保證了測量精度的準確。

3.GPS—RTK在水利水電測繪中應用的案例分析

3.1工程概況

位于山東省萊蕪市的雪野水庫是我國上世紀50年代興建的一座大（Ⅱ）型水庫。總庫容水庫控制流域面積444平方千米，總庫容2.21億立方米，興利庫容1.12億立方米，死庫容280萬立方米。雪野水庫增容一期工程自2014年9月實施，該水庫工程建設中的測量工作主要包括庫區地形圖、大壩觀測工程、庫內護岸工程、環庫路工程、庫區浸沒影響處理、6座橋梁工程等。水庫地理位置環境條件復雜，通視條件差。為確保測量精度，減少測繪工作人員勞動量，最終采用GPS—RTK技術完成項目測繪工作。

3.2GPS—RTK測量工作流程

GPS—RTK測量工作主要從以下工作入手：（1）收集現場資料，獲取控制點。包括控制點的坐標、坐標系、等級等。（2）求測區坐標轉換參數：即通過相應方法將觀測坐標轉換為工程施工自定義坐標。通常選用搞死平面投影法。當測定區域內存在國家坐標系的點事，可以直接選用。自定義坐標系的采用可以選擇某一投影面，對中央子午面、投影橢球高進行再定義，并現場測定基線長度，計算基線端點平面坐標，最后利用隨機軟件求解。（3）選擇基準站位置：GPS—RTK測量系統具有很高的靈敏度，基準站可以架設在任意點上。本工程中將基準點選在了庫區山頭上，通過提高急轉站天線的高度實現通訊順暢。對于渠道的測量，依據流動站和基準站的位置相應移動基準站位置。（4）測前質量檢查：本工程測量過程中采取了已致電檢核比較法和重測比較法兩種方法進行檢核，以保證精確度。（5）數據轉換：將采集到的數據進行轉換，得到可存儲的文件格式如DAT文件數據格式、RTK文件數據格式。便于后期數據的查看、修改。

4.GPS-RTK技術的局限性與質量控制

盡管GPS-RTK技術的優勢是顯而易見的，但不得不說，GPS-RTK技術的使用受到許多限制。主要表現在兩下方面：①受衛星狀況限制：在高山峽谷、高樓密集地區，衛星信號容易本阻擋，產生假定位現象。②數據鏈傳輸的局限性：無線電信號的傳輸受環境影響因素較大，各種干擾信號源的新宿都會在一定程度上影響到數據鏈的傳輸，影響到測量的精準度。

為保證測量的精準性，對測量工作進行測量質量控制是必要的。可以通過以下方式實現：①電臺頻率控制：電臺頻率的穩定是保證測量精度的關鍵，在存在干擾或數據傳輸不穩定區域可采取選擇多種電臺進行傳輸，以保證傳輸質量。②對點進行校正：在完成初始化工作后，重測周圍測過的點，將兩次測量數據進行對比。只有在數據誤差在允許范圍內方可進行下一步測量。

5.結語

實踐表明，GPS-RTK技術在水利測繪工作中的應用是水利工程勘測作業的偉大變革，這項技術的使用在減少勘測人員測繪工作量、保障數據精度和可靠性方面具有重要意義。這項技術已普遍為相應技術人員所接受。值得注意的是，目前我國GPSRTK技術仍不完善，它的使用依然存在一定的局限性，但我們相信，隨著科技的進步和測量技術的不斷發展完善，未來GPS-RTK技術在水利測繪工作中的應用將會有更加廣闊的發展前景。

參考文獻：

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