青龍河河道斷面測量研究

韓興輝，馮翠芹

(1.天津大學仁愛學院，天津 301636；2.天津石油職業技術學院，天津 301607)

為了土地的有效維護和充分利用，方便農業水利工程泄洪和灌溉，需長遠規劃和開發發展青龍河濕地作用，從根本上治理環境，發展新型美麗城鎮建設。國家對青龍河河道中下游及周邊區域進行規劃水土建設，小青龍河地處平原區域，從中游幾米寬河道至下游近百米寬的河道，河水連綿延續，河道流經區域多為農田種植范圍，河岸植被多為樹木，郁郁蔥蔥，蜿蜒成片。筆者針對這種環境區域的河道進行斷面測量工作，對其開展了分析與研究。

1 小青龍河河道斷面測量要求

小青龍河斷面測量研究的初始資料的部分相關數據見表1。

表1 初始資料的部分相關數據

要求橫斷面測量間距、樁號名稱及橫斷面所在位置應按照提供的設計數據確定進行測量。具體為：測量基點為提供的樁號橫斷面與河道中心線交點；兩岸測量范圍至左右岸對應的斷面點坐標點位置，并且橫斷面測量范圍同時不應小于現狀岸頂以外 30 m，測量順序順水流方向從左岸到右岸。

2 測量河道斷面需要解決的問題

由于該河道環境條件及作業需求，該研究需要在斷面測量中解決以下問題：①河道斷面測量要求較高，對于橫斷面，應要求樁號對應斷面左岸點坐標與樁號對應斷面右岸點坐標斷面的直線上，且斷面區域主要集中在河道的轉彎或地形起伏變化較大的地方。②有些橫斷面的河道中心線交點坐標位于河道轉彎處，上游區域的河水較淺，不易使用船舟工具，且水質被污染，有異味，作業人員難以靠近。③河岸周圍有較為密集的固水防沙樹林帶，對測量數據采集有很大的影響，在保證數據正確采集時，需要解決通視或信號問題。④河道的縱橫斷面跨越里程近30 km，在保障測量工作保質保量完成的基礎上，還需要提高作業效率和經濟效益。

3 RTK測量技術在河道斷面測量中的應用

基于對以上作業需求和困難的考慮，該研究選用RTK1+4來進行數據的采集及完成相關測量外業工作[1]。

3.1RTK工作的原理RTK測量技術是以載波相位觀測量為根據的實時差分GPS測量技術[2]。實時動態測量的基本原理是在基準站上安置1臺GPS接收機，對所有可見GPS衛星進行連續觀測，并將其觀測數據通過無線電傳輸設備實時發送給用戶觀測站。在用戶站上，GPS接收機在接收GPS衛星信號的同時，通過無線電傳輸設備接收基準站傳輸的觀測數據[3]，然后根據相對定位的原理，實時計算并顯示用戶站的三維坐標，其精度可達到厘米級[4]。

3.2數據采集流程在外業數據采集過程中，需要在架設基準站的選取、流動站的數據采集、作業方法和靈活運用方面加強工作，以保障質量，提高效率，滿足精度，解決測量過程中的難點與問題。

3.2.1選取適當的已知點。能夠較大范圍地覆蓋整個區域，在整個測量縱橫斷面數據前，完成整個工程的控制測量，建立平面控制網和高程控制網[5]，在這個區域內對其有用的已知點進行篩選，以便進行RTK作用，這些點首先分布在作業區域之內，能夠較大范圍地控制作業區域，并且能夠在方便看作業時對數據的檢核與校正[6]。

3.2.2架設RTK基準站。基準站的架設要求盡可能位于河道作業區域的中部范圍，由于RTK作業半徑在15 km左右，在一個30 km的線路上，若架設在中間，有可能產生河道作業區域的首端或末端處恰恰在15 km的作業半徑上，可能造成首端或末端的作業信號比較弱，在樹林茂盛或風向等外因的影響下，還可能出現信號全無，所以采用2個位置恰當的基準站點進行作業[7]。基準站點布局如圖1所示，通過A、B架設基準站點能夠將河道大致均分為3段，能夠保障衛星的信號充分[8]。

圖1 基準站點布局示意Fig.1 Benchmark site layout

3.2.3提高數據采集效率。合理安排流動站作業，提高作業效率，可以從線路兩端相向開展工作，或采用從中間區域相背作業的模式，若在數據采集時使用RTK1+4作業，可以通過如圖2所示作業開展布局。其中，1、4相向開展工作，2、3在中間基準站附近相背作業，也可以理解為1、2相向開展作業，3、4相向開展作業，可以大大提高工作效率，也大大降低作業中徒步行走的工作強度。

圖2 作業開展布局Fig.2 Homework layout

3.2.4保障質量，提高精度。測量斷面時，解決作業的難點，還需要在數據采集過程中，對要測量的每一個斷面都要進行建線，將橫斷面上的左端點與右端點建立一放樣直線，保證進行這一斷面數據采集時沿該線完成數據采集，對縱斷面要以河道上所有中間點進行建線，不能疏落任何點，否則數據采集時就會出現測量里程與實際不符的錯誤，應嚴格按照縱斷面這一折線進行數據采集。

3.3數據處理對采集的數據進行處理，繪出斷面圖形(圖3)。完成斷面圖繪制后，應對斷面圖中的地面高程和距離以及斷面里程進行逐一檢查，確保成果質量。

圖3 斷面K18+397Fig.3 The section K18+397

4 結論

對于河道斷面測量，選用恰當的工作方案和方法，對于數據的采集及處理很重要，RTK測量技術在復雜的河道斷面測量中能起到較好的效果。測量建線完成后，采集數據偏離斷面線的誤差控制在2 cm以內，保證斷面的精確性。縱斷面轉折點處的斷面與里程可能變化靈活，采集時以建線為參考比較適宜。在解決了河道測量中難題的同時，使用RTK作業時也應該注意保證作業信號的問題，可以適當將基準站架設地點選擇在高處，亦可采用高頻率發射，保證測量中信號的穩定。

[1] 韓興輝,馮翠芹.全站儀測量農田規劃地形圖的探討[J].安徽農業科學,2015,43(8):279-281.

[2] 韓興輝,馮翠芹.GPS-RTK技術在土地確權測量中的應用[J].安徽農業科學,2016,44(6):242-243.

[3] 曹群,高大鵬.RTK技術在細河斷面測量中的應用[J].水利建設與管理,2012(4):67-69.

[4] 朱云鋒,黎瑾慧.實時動態GPSRTK在淮河河道斷面測量中的應用[J].測繪與空間地理信息,2015(9):36-37.

[5] 孫井泉,吳世剛,郭富興.對邊測量與CASS軟件在水利河道斷面測量中的聯合應用[J].東北水利水電,2010(8):53,60.

[6] 何習平.全站儀高差測量精度探討[J].水電自動化與大壩監測,2002,26(6):29-32.

[7] 陳軍,陳永良,胡曉芙.淺談河道斷面測量及斷面圖的繪制[J].測繪與空間地理信息,2013,36(6):221-222.

[8] 國家測繪局標準化研究所.全球定位系統(GPS)測量規范:GB/T 18314—2001[S].北京:中國標準出版社,2001.