GPS RTK和全站儀在上海水土流失動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用研究
——以上海南匯東灘區(qū)域為例

文/張小路 上海水辰信息科技有限公司 上海 200000

上海的地理位置，有很大一部分是處在長江三角洲的這個平原之上，土壤的構(gòu)成都是半水成與水成類型的土壤占主導(dǎo)。由于水系比較豐富，在西南的部位可以看見一些小的丘陵，所有的海拔平均的高度是四米，由于地基還是很固定的，降水也很充足，雨水多的季節(jié)分布得比較均衡，而且在降雨的強度方面，一般都是中型及小型的降水，植物生長的環(huán)境比較好。所以，在上海所出現(xiàn)的水土方面的流失，以水力方面的腐蝕占主要部分，由于水土方面的嚴(yán)重流失，使得水環(huán)境越來越惡化，對于航運方面也很不利。

本文以上海南匯東灘區(qū)域為例闡述GPS RTK、全站儀和測深儀等設(shè)備技術(shù)在水土流失動態(tài)監(jiān)測中應(yīng)用探索和實踐。通過對水深、地形的測量，掌握潮間帶高程特征及沿線一定范圍陸域的地形情況，以滿足水土保持的監(jiān)測需要。

1、平面和高程控制測量

1.1 平面控制測量

測前收集了上海市測繪院在工程區(qū)域附近2個四等GPS點作為控制點。平面控制系統(tǒng)為上海平面坐標(biāo)系統(tǒng)，高斯投影，3°分帶，中央子午線為121°28＇。平面控制點使用網(wǎng)絡(luò)GPS RTK 測量，鏈接SHCORS基準(zhǔn)站，RTK流動站手簿內(nèi)置測區(qū)平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換七參數(shù)。為驗證平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)與平面控制點的精度，校核上海市測繪院GPS控制點2個（G3561、G4133），平面坐標(biāo)較差小于限值，以滿足GPS RTK觀測作業(yè)及點位平面定位精度滿足規(guī)范及本項目平面控制精度要求。GPS RTK流動站在使用前進行參數(shù)設(shè)置和檢查，正確設(shè)置天線高、數(shù)據(jù)單位、尺度因子、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和高程異常模型等參數(shù)。平面控制點及高程點觀測值與已知值對比表見表1：

表1 平面控制點及高程點觀測值與已知值對比表

1.2 高程控制測量

1）高程控制系統(tǒng)為吳淞高程系。

2）基本高程控制測量

基本高程控制等級為四等幾何水準(zhǔn)測量。

3）水準(zhǔn)測量采用數(shù)字水準(zhǔn)儀、2米條碼水準(zhǔn)尺，按后-后-前-前順序觀測。水準(zhǔn)測量觀測作業(yè)保證上表各項限差指標(biāo)要求。

2、潮間帶測量

在這次的測量當(dāng)中，主要的范圍是潮間地帶，所涉及的范圍在5KM之內(nèi)，潮間這個概念所說的就是漲潮的時候，所處的最高的潮位與最低的潮位，這兩者之間的海岸的區(qū)域，這個范圍也是是海生物豐富聚集的區(qū)域，也是容易形成水土流失的地方。本次測量采用斷面法，斷面間距為100m。

2.1 采用基準(zhǔn)

坐標(biāo)系統(tǒng)采用上海平面坐標(biāo)系統(tǒng)；高程系統(tǒng)采用吳淞高程系（2016年）。

2.2 水深測量

對水的深度進行測量所運用的測深儀，分辨率：0.01m，測深精確度為：±1cm±0.1%D（D是水深值）；GPS的定位精確度平面為：±(8＋1×10-6D)mm。

2.3 水位觀測

水位觀測采用上海市測繪院建立的上海虛擬參考站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（即VRS系統(tǒng)），其模型精度為±5cm，能夠滿足河道圖根控制和碎部測量的要求。

2.4 資料處理

對現(xiàn)場實測的資料進行平面粗差和水深粗差檢查，對一條直線上明顯偏離的平面坐標(biāo)點和水深數(shù)據(jù)跳變數(shù)據(jù)進行剔除處理，將所有的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)處理軟件，按照1m的間隔進行斷面數(shù)據(jù)篩選，對明顯有起伏變化的地方加密數(shù)據(jù)點，并利用南方CASS軟件生成斷面圖，選取海塘大堤頂部作為起點，斷面圖嚴(yán)格按照規(guī)范，橫向比例尺1：500，縱向比例尺1：100，測點間隔為5m。

3、陸域地形測量

3.1 GPS RTK測量

陸上斷面（潮間帶測量斷面在海塘大堤上的延伸）布設(shè)、數(shù)量與水上測量斷面相同，內(nèi)容包括海塘大堤頂以及大堤和潮間帶之間的蘆葦區(qū)域。按照設(shè)計布設(shè)的斷面線，從蘆潮港碼頭開始，以西為負(fù)，以東為正，每隔100m布置一個斷面，按照GPS手簿導(dǎo)航屏幕指示控制偏距，最大偏離距離不超過1m，并在斜坡處坡頂、坡中、坡底分別進行采集坐標(biāo)數(shù)據(jù)，確定邊坡的高程特征。

3.2 全站儀測量

在進行工作當(dāng)中，如果當(dāng)?shù)氐匦螌τ谛l(wèi)星的信號接收不那么順利，就要運用RTK對圖發(fā)中的占位進行坐標(biāo)，接下來再運用全站型的儀器進行碎步點的坐標(biāo)標(biāo)注。在進行工作的具體實施過程中，所產(chǎn)生的對中間的偏差要控制在一個厘米之內(nèi)；要運用全站式的儀器，一定要進行文件的儲存；將后視點做為一個檢驗的核心點來作出相關(guān)的檢驗與核查，要將偏差控制的控制的范圍之內(nèi)，才能夠作出點方面的收集；將碎部點的相關(guān)數(shù)據(jù)等進行收集。

4、結(jié)論與建議

通過此次RTK技術(shù)和全站儀測深儀的聯(lián)合作業(yè)，利用采用上海市測繪院建立的上海虛擬參考站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（即VRS系統(tǒng)），大大提高了水土流失動態(tài)監(jiān)測的效率，所以這種自動化所占的比率非常高，可以極大地使人為因素的誤差得到減少，提高了精度，運用此類的方法可以非常高的效率來完成測量方面的工作，與通常的測量工具相比具有極大的優(yōu)勢，也為類似項目的測量提供了一些探索和實踐經(jīng)驗。