水利工程測量的RTK技術應用分析

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摘要：測量是施工建設的基礎和前提，也是水利勘測設計的主要內(nèi)容，而測量工作的開展受地形條件、工程地質(zhì)等因素限制較為困難。傳統(tǒng)的測量方法成本較高且無法保證測量工作的順利完成，RTK技術因具有實時性、嚴謹性、高效性等特點有效解決了該問題。文章結(jié)合測量技術發(fā)展現(xiàn)狀和應用前景，系統(tǒng)闡述了RTK技術原理及優(yōu)點，該技術可依據(jù)精確的測量數(shù)據(jù)實現(xiàn)放樣測量、數(shù)字化繪圖、控制點測量等工作一步到位，并對作業(yè)時常見的問題提出解決對策。

關鍵詞：水利測量；實時定位RTK；原理；優(yōu)點

隨著生產(chǎn)力的提升和社會的進步，先進的測量設備與方法不斷被應用至水利工程領域，水利測量中GPS技術以無需通視、高精度、低成本、高效率的特點得到廣泛應用。GPS定位技術可以達到厘米級精度，幾秒鐘內(nèi)RTK技術即可確定定位數(shù)據(jù)，因此其在水利測量中的使用范圍將日趨廣泛。

1水利工程測量技術發(fā)展前景

1.1GPS技術發(fā)展現(xiàn)狀。GPS系統(tǒng)具備全天候、連續(xù)、實時、全球性定位和導航功能，可以獲取高精度3維時間、速度、坐標滿足各類用戶要求[1]。GPS較為常用的方式有相對測地和單點導航定位兩大類，其中前者為工程中最為常見的方式。其中，靜態(tài)作業(yè)模式主要用于國家大地、大壩和地殼變形的觀測；因具有厘米級分辨率和較高的作業(yè)效率，快速靜態(tài)作業(yè)模式通常用于水利測量；工程放樣、數(shù)據(jù)采集等領域一般選用rtk技術，該技術因具有厘米級精度、快速實時等特點逐漸成為GPS相對測地定位的主流。GPS測地型接受設備有雙頻與單頻兩類，雙頻機可以對電離層折射利用L2觀測值適當修正，適用于超過20km的中、長基線測量，利用快速靜態(tài)作業(yè)模塊升級RTK技術；單頻機性價比較高，通常用于不超過20km的短基線水利工程領域。無線電、電子手薄、GPS接受設備為構(gòu)成RTK系統(tǒng)的主要模塊，在實現(xiàn)厘級精度、實時可靠性、操作簡便性、輕量化等特點的同時，整套設備能夠滿足水利施工放樣、信息采集等需求?？紤]到對空通示受檔以及衛(wèi)星數(shù)量較少的特殊情況，GPS系統(tǒng)無法確保解算的正常，從而對定位可靠性與精度產(chǎn)生影響。研究發(fā)現(xiàn)，受多環(huán)境條件的限制，單頻GPS具有較大的局限性，對此雙星座系統(tǒng)實現(xiàn)了GPS接受設備的新水平，該系統(tǒng)能夠提供全范圍、高精度、各時段完美的接受設備[3-4]。1.2GPS技術應用前景。我國水利事業(yè)的快速發(fā)展對勘測設計的要求越來越高，隨著勘測軟件、硬件設備的不斷進步，已基本實現(xiàn)CAD作業(yè)[5]?！皹I(yè)內(nèi)一體化”的水利勘測設計，要求形成后期管理、施工、設計、勘測的一體化數(shù)據(jù)鏈，由此降低中間數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，這也是決定水利設計行業(yè)發(fā)展的重要因素。雖然電子水準儀、全站儀等已應用于水利工程勘測設計，然而后自然環(huán)境與通視條件限制常規(guī)的方法普遍存在工作量大、效率低、設計周期長等問題。技術改進和設備引進為勘測技術進步的關鍵，因此GPS技術的引入為現(xiàn)狀條件下的必然選擇。沿線控制測量可以利用快速靜態(tài)作業(yè)模式實現(xiàn)，從而為路線測量、地形圖繪制等提供信息依據(jù)；此外，還可形成施工控制網(wǎng)為閘門、堤壩、渠道等水利項目施工提供指導，這也是水利測量中GPS的初級應用階段。實質(zhì)上，RTK實時動態(tài)定位技術的應用為GPS系統(tǒng)的發(fā)展?jié)摿Γ哂懈訌V泛的應用前景[6]。

2水利測量中RTK技術的應用

2.1RTK基本原理。RTK實時動態(tài)定位技術現(xiàn)已廣泛應用于實際操作中，可以實時測量水利工程數(shù)據(jù)，該技術包括以下內(nèi)容：①RTK技術擁有多個數(shù)據(jù)鏈以獲取不同類型的數(shù)據(jù)；②基準站接收機具有數(shù)據(jù)分析與接受的功能，對相關數(shù)據(jù)的獲取發(fā)揮著關鍵作用；③復雜地形難以獲取的數(shù)據(jù)可以選用流動接收站，在原有基準站上安防GSP接收機，由此實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實時觀測和傳送。2.2RTK技術優(yōu)點。結(jié)合相關資料和工程實踐，歸納總結(jié)了RTK技術優(yōu)點。①工作效率高：RTK技術相對于傳統(tǒng)的測量方法能夠大大提升工作效率，對于8km范圍以內(nèi)的普通地形和地勢，該技術可以實現(xiàn)精準的測量，且測量過程無需投入過多的財力、物力和人力，在減輕勞動量的同時還可提高工作效率，降低測量成本和費用。②降低作業(yè)條件要求：對外界環(huán)境、地形和地勢傳統(tǒng)的測量方法要求較高，必須完全符合相關要求方可測量；相對于傳統(tǒng)的測量方式RTK技術存在明顯的差異，該技術適用范圍廣且對作業(yè)環(huán)境要求低，外界環(huán)境對RTK技術的影響較低。③數(shù)據(jù)安全可靠、定位精度高：基于GPS技術創(chuàng)新發(fā)展形成的RTK技術兼具GPS的諸多優(yōu)點，其適用范圍廣、定位精度高且操作流程簡便；對于地勢條件較為復雜的地區(qū)RTK技術能夠減少以外事故發(fā)生概率，保證人員安全和數(shù)據(jù)的精準度。④數(shù)據(jù)處理能力強、操作簡便。RTK技術較傳統(tǒng)的測量方式具有更加簡便的操作流程，其技術要求低且數(shù)據(jù)處理能力強，對基準站坐標在測量站準確記錄后即可實行正式測量，對數(shù)據(jù)信息經(jīng)一系列數(shù)據(jù)后繪制出高精度地形圖。此外，智能化和自動化程度高為RTK處理技術的明顯優(yōu)勢，接受的信息可以很容易實現(xiàn)自動處理。2.3RTK技術的應用。2.3.1河道地形圖測量。水利測量工作中RTK技術的應用主要體現(xiàn)于河道地形圖的測量，一般利用RTK技術優(yōu)勢完成復雜的河道地形圖測量工作。水下作業(yè)為大多數(shù)河道地形圖的測量環(huán)境，而人眼無法直接觀測水下形式，為保證地形資料的測量精度必須合理利用RTK技術。其中，全站儀、6分儀、3桿分度儀為傳統(tǒng)的測量方式，這種測量方法所花費的時間較長，測量精度低、適用范圍小且化肥的人力資源多，測量結(jié)果無法實時反映地形變化的真實狀況[7]。隨著科技的進步和水利事業(yè)的發(fā)展，河道地形圖測量中RTK技術逐漸得到廣泛的應用，其測量流程包括：先連接筆記本電腦和需要使用的儀器，測量點的觀測和定位通過電腦控制時限；然后在筆記本電腦里輸入測量的有關數(shù)據(jù)，經(jīng)軟件處理繪制出河道地形圖。由此獲取的地形圖能夠客觀、真實的反映河道情況，具有工作量少、測量精度高、所需時間段等特點。2.3.2加密控制點測量。測量工作的難點和重點是保證加密控制點測量的精度，而偏遠山區(qū)的水利工程測量控制點很難設置。傳統(tǒng)的測量方法主要利用三角控制網(wǎng)和距儀導線測量，該方法花費的財力、物力和人力較大且精準度較低，外界環(huán)境對測量精度影像較大[8]。對于以上問題RTK技術可以有效解決，該方法具有較高的精確度且測量方便快捷，通過將3個以上測控點設置于15km范圍內(nèi)即可完成相應的測量。2.3.3數(shù)字化地形圖測量。RTK測量技術能夠快速定位及實時掌握坐標結(jié)果，測量地形時具有較好適用性。在數(shù)據(jù)采集功能下可以結(jié)合地形情況快速完成測量，并以圖形的方式顯示采集完成后的地形點，經(jīng)轉(zhuǎn)換處理輸出數(shù)字化地形圖。2.3.4水域斷面測量。將探深儀與RTK技術相結(jié)合測量水域斷面，應先對河道斷面位置按照現(xiàn)有地形圖初步設計，經(jīng)實地勘測獲取各基點高程、平面坐標等參數(shù)；其中，基點3維坐標利用計算機進行準確記錄，而斷面航線采用業(yè)內(nèi)處理的方法合理設計；然后實時校核數(shù)據(jù)的準確性及精度以保證數(shù)據(jù)采集的有效性，并利用計算機處理三維坐標數(shù)據(jù)，特殊情況下還可實行補測工作。準確校核所有測量數(shù)據(jù)后，方可對各航段斷面圖形利用專業(yè)處理軟件繪制。2.4作業(yè)時常見問題及解決對策。對RTK技術應用時常見的幾種問題提出有效的解決對策：①衛(wèi)星狀況問題。采用衛(wèi)星獲取測量數(shù)據(jù)為RTK測量技術的重要依據(jù)，若衛(wèi)星無法覆蓋測區(qū)范圍，則不能保證測量數(shù)據(jù)的可靠性與精度，尤其是城市高樓林立、高山峽谷等很可能遮擋信號處，測量數(shù)據(jù)很容易出現(xiàn)偏差。對此，需要配合星歷預告完成測量作業(yè)。②作業(yè)半徑比標稱距離小、數(shù)據(jù)鏈傳輸受限制和干擾問題。數(shù)據(jù)鏈為傳送RTK測量數(shù)據(jù)的主要途徑，若遇到較高建筑物或高山無法順利完成數(shù)據(jù)鏈的傳輸，此時應盡可能提高基準站海拔使其位于測量區(qū)最高點。③測量穩(wěn)定性與精度問題。對于自然環(huán)境RTK測量的要求較低，但衛(wèi)星運行狀況很容易對測量作業(yè)產(chǎn)生影響，使得測量精度降低，為提高測量精度可以增加校核次數(shù)或多次反復測量。

3結(jié)語

水利測量中RTK技術的應用保證了測量結(jié)果的準確度和可靠性，為水利勘測設計和保證后期的順利施工提供數(shù)據(jù)支撐，對推動水利事業(yè)發(fā)展和自動化、智能化測量系統(tǒng)的搭建奠定了基礎。實際測量過程中為確保測量精度，應正確使用儀器、提高計算精度和工作人員責任心。所以，研究分析RTK技術優(yōu)點、原理以及作業(yè)中常見問題的解決方法，可為水利勘測設計和質(zhì)量、進度、安全目標的實現(xiàn)提供重要保障。

參考文獻:

[1]王俊艷.GPS技術在水利工程測量中的應用研究[J].科技與生活，2011（17）：179-179，198.

[2]范會平.GPS-RTK技術在水利工程測量中的應用[J].價值工程，2014（24）：101-101，102.

[3]黃良，饒燁.RTK測量技術在基礎控制測量的應用與體會[J].中國勘察設計，2010（09）：36-40.

[4]宋德軍.RTK技術在水利工程測量的作用分析[J].河南水利與南水北調(diào)，2014（20）：25-26.

[5]閆志剛，張兆龍，趙曉虎．GPSRTK作業(yè)模式原理及其實用技術[J]．四川測繪，2001，24（02）：66-69．

[6]王曉光.撫順縣農(nóng)村水利工程現(xiàn)狀、存在問題及建議[J].水土保持應用技術，2013（02）：32-34.

[7]齊士強.水利工程質(zhì)量監(jiān)督管理存在的主要問題及對策研究[J].黑龍江水利科技，2019，47（07）：232-234.

作者:游興彪 單位:撫順市水利建筑工程處