GPS RTK和全站儀在上海水土流失動態監測中的應用研究

【摘要】本文以上海南匯東灘區域為例，闡述GPS RTK、全站儀和測深儀等設備技術在該地區水土流失動態監測中應用探索和實踐，利用采用上海市測繪院建立的上海虛擬參考站網絡系統（即VRS系統），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測需要。研究成果可為相關應用與研究提供參考。

【關鍵詞】水土流失動態監測;GPS RTK技術;水土保持;潮間帶測量;上海南匯東灘區域

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，土壤的構成都是半水成與水成類型的土壤占主導。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，植物生長的環境比較好。所以，在上海所出現的水土方面的流失，以水力方面的腐蝕占主要部分，由于水土方面的嚴重流失，使得水環境越來越惡化，對于航運方面也很不利。

本文以上海南匯東灘區域為例闡述GPS RTK、全站儀和測深儀等設備技術在水土流失動態監測中應用探索和實踐。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域附近2個四等GPS點作為控制點。平面控制系統為上海平面坐標系統，高斯投影，3°分帶，中央子午線為121°28'。平面控制點使用網絡GPS RTK 測量，鏈接SHCORS基準站，RTK流動站手簿內置測區平面坐標轉換七參數。為驗證平面坐標轉換參數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），平面坐標較差小于限值，以滿足GPS RTK觀測作業及點位平面定位精度滿足規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設置和檢查，正確設置天線高、數據單位、尺度因子、坐標轉換和高程異常模型等參數。平面控制點及高程點觀測值與已知值對比表見表1：

1.2 高程控制測量

1）高程控制系統為吳淞高程系。

2）基本高程控制測量

基本高程控制等級為四等幾何水準測量。

3）水準測量采用數字水準儀、2米條碼水準尺，按后-后-前-前順序觀測。水準測量觀測作業保證上表各項限差指標要求。

2、潮間帶測量

在這次的測量當中，主要的范圍是潮間地帶，所涉及的范圍在5KM之內，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域，這個范圍也是是海生物豐富聚集的區域，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

坐標系統采用上海平面坐標系統;高程系統采用吳淞高程系（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絡系統（即VRS系統），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點和水深數據跳變數據進行剔除處理，將所有的數據導入到數據處理軟件，按照1m的間隔進行斷面數據篩選，對明顯有起伏變化的地方加密數據點，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，斷面圖嚴格按照規范，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、數量與水上測量斷面相同，內容包括海塘大堤頂以及大堤和潮間帶之間的蘆葦區域。按照設計布設的斷面線，從蘆潮港碼頭開始，以西為負，以東為正，每隔100m布置一個斷面，按照GPS手簿導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數據，確定邊坡的高程特征。

3.2 全站儀測量

在進行工作當中，如果當地地形對于衛星的信號接收不那么順利，就要運用RTK對圖發中的占位進行坐標，接下來再運用全站型的儀器進行碎步點的坐標標注。在進行工作的具體實施過程中，所產生的對中間的偏差要控制在一個厘米之內;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的檢驗與核查，要將偏差控制的控制的范圍之內，才能夠作出點方面的收集;將碎部點的相關數據等進行收集。

4、結論與建議

通過此次RTK技術和全站儀測深儀的聯合作業，利用采用上海市測繪院建立的上海虛擬參考站網絡系統（即VRS系統），大大提高了水土流失動態監測的效率，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勢，也為類似項目的測量提供了一些探索和實踐經驗。

參考文獻：

[1]國家測繪局.全球定位系統（GPS）測量規范GB/T18314[S].北京：測繪出版社，2009

[2]王強，徐劍.全站儀與GPS共同作業方法討論[J].現代測繪，2009（02）：20-22.

[3]桑保良，吳景社，劉靜森，李瑜.上海市水土保持工作現狀與建議[J].中國水土保持，2007（12）：9-10.

作者簡介：

張小路，上海水辰信息科技有限公司，上海。