rtk技術在水利建設水上測量中的應用

1、<p>　　RTK技術在水利建設水上測量中的應用</p><p>　　摘要：目前厘米級實時PTK技術已經(jīng)被廣泛接受 ,并應用于各種測繪生產(chǎn)作業(yè)。由于實時RTK效率高 ,并可以在作業(yè)現(xiàn)場提供經(jīng)過檢驗的測量成果 ,逐步成為GPS測量的主流模式。測繪系統(tǒng)組成采用RTK接收機+數(shù)字測深儀，可使水下地形測量變得快捷、高效。 </p><p>　　關鍵詞：PTK技術；水利建設；水利測量；應用

2、 </p><p>　　圖分類號:TV221.2文獻標識碼:B文章編號： </p><p>　　隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家和地方政府對水利工程建設投資的加大，每年都有大批的水利工程建設。而大多數(shù)水利工程都位于偏遠地區(qū)，高等級測量控制點極少，給水利工程施工測量帶來很大困難。由于全球定位系統(tǒng)(GPS)技術的快速發(fā)展，GPS RTK技術廣泛應用于測量中，因其精度高、實時性和高效性強，成為最先進

3、的技術設備和最經(jīng)濟的測量方法，在很大程度上提高了工作質量和效率。在測繪、交通、能源、城市建設等領域有著廣闊的應用前景。 </p><p>　　實時動態(tài)定位（RTK）系統(tǒng)由基準站、流動站和數(shù)據(jù)鏈組成，建立無線數(shù)據(jù)通訊是實時動態(tài)測量的保證，其原理是取點位精度較高的首級控制點作為基準點，安置一臺接收機作為參考站，對衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，流動站上的接收機在接收衛(wèi)星信號的同時，通過無線電傳輸設備接收基準站上的觀測數(shù)據(jù)，流動站上

4、的計算機（手簿）根據(jù)相對定位的原理實時計算顯示出流動站的三維坐標和測量精度。在公路工程中的應用可以覆蓋公路勘測、施工放樣、監(jiān)理和GIS（地理信息系統(tǒng)）前端數(shù)據(jù)采集?？睖y中全面采用RTK技術，從地形圖測繪、中樁測量、橫斷面測量、縱斷面地面線測量等工作都采用了RTK作業(yè)，測量1～2秒，精度就可以達到1～3cm，且整個測量過程不需通視，有著常規(guī)測量儀器（如全站儀）不可比擬的優(yōu)點。 </p><p>　　RTK工作原理是

5、：在已知高等級點上(基準站)安置1臺GPS接收機，對所有可見衛(wèi)星進行連續(xù)的觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)和測站信息，通過無線電傳輸設備，實時地發(fā)送給流動站，流動站GPS接收機在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線接收設備，接收基準站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位的原理，實時解算出流動站的三維坐標及其精度。RTK定位技術就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，并達到厘米級精度。在RTK作業(yè)模式下，定

6、位有快速靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種測量模式，兩種定位模式相結合，基準站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結果，歷時不到一秒鐘。流動站可處于靜止狀態(tài)，也可處于運動狀態(tài)；可在固定點上先進行初始化后再進入動態(tài)作業(yè)，也可在動態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知數(shù)解固定后，即可進行每

7、個歷元的實時處理，只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出厘米級定位結</p><p>　　現(xiàn)在采用RTK時，僅需一人背著儀器在要測的地形地貌碎部點呆上一二秒種，并同時輸入特征編碼，通過手簿可以實時知道點位精度，把一個區(qū)域測完后回到室內，由專業(yè)的軟件接口就可以輸出所要求的地形圖，這樣用RTK僅需一人操作，不要求點間通視，大大提高了工作效率，采用RTK配合電子手簿可以測設各種地形圖

8、，如普通測圖、鐵路線路帶狀地形圖的測設，公路管線地形圖的測設，配合測深儀可以用于測水庫地形圖，航海海洋測圖等等。 </p><p>　　在水利建設過程中，無論是新開挖河道還是對原有河道進行疏浚整治，都需要進行斷面測量。傳統(tǒng)的斷面測量主要方法有斷面索法、交會法等，水深測量方法主要有測深桿法、測深錘法等。這些方法都受距離、通視、通訊等條件的影響，不僅工作效率低下，而且定位精度也不高。同時由于受水流的影響，很難保證測量

9、船的直線前進。這些因素都導致斷面測量的質量不高，進而影響到利用這些斷面計算工程量的精度?；芈暅y深儀的發(fā)明為廣大海洋工作者提供了一個強有力的水深測量手段，由于它可以在船只航行時快速而準確地測得水深的連續(xù)數(shù)據(jù)，所以很快便成為水深測量的主要儀器，現(xiàn)在它已廣泛地應用于航道勘測、水底地形調查、海道測量、船只導航定位等方面。回聲測深儀是基于回聲測距的原理而研制的。發(fā)射換能器從水面向下發(fā)射聲脈沖，聲脈沖在水中向下傳播，遇到密度不同的水底介質時發(fā)生反射

10、，反射后的聲脈沖在水中向上傳播，并被水面的接收換能器所接收。根據(jù)聲脈沖在水中往返的時間和它在水中的聲速，就能算出換能器至海底的直線距離，即水深。由于聲波在水中的傳播速度隨水體的溫度、鹽度和壓力的變化而變化，所以，計算時還要作必要的修正。 </p><p>　　隨著全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術的應用與普及，RTK法已成為目前斷面測量的主要方法，利用動態(tài)RTK可方便的進行測船的定位，并指示測船的航向，定位和測深數(shù)據(jù)可進行自動

11、記錄，并可輸入到計算機進行后處理，測量的工作效率得到了極大的提高。測繪系統(tǒng)組成采用RTK接收機+數(shù)字測深儀，由基準站、流動站組合的載波相位差分實時定位測量模式。RTK參考站架在視野開闊便于數(shù)據(jù)鏈信號傳輸?shù)囊阎c上，RTK流動站架在水上機動測船上，二者同步接收RTK衛(wèi)星信號；流動站由所接收到的RTK衛(wèi)星信息及參考站數(shù)傳電臺所發(fā)送的信息進行差分處理實時確定水下斷面點的平面位置。 </p><p>　　測前的準備：a.

12、準備能源供給。一般小型測量船都沒有額外電力供應，所以測深儀及RTK接收機一定要保證充足的能源供應。 b.建立任務。設置好坐標系、投影、轉換參數(shù)。c.作計劃線。如果已經(jīng)有了測量斷面就不需要重新布設，但可以根據(jù)需要進行加密。 </p><p>　　外業(yè)數(shù)據(jù)采集：a.首先要將換能器固定在船上，換能器連接線通過固定桿內部后，換能器一定要很好地和桿子固定在一起，否則測量過程中換能器失落將是一件非常麻煩的事情。另外固定螺絲一

13、般放在船前進方向的反方向，這樣可以避免水中雜物纏繞而導致螺絲松動。同時固定桿一定要盡量保證垂直，這也是保證水深值正確的重要一步；b.將RTK接收機、數(shù)字化測深儀和便攜機等連接好后，打開電源，設置好記錄設置、RTK和測深儀接口、接收機數(shù)據(jù)格式、測深儀配置、天線高，吃水，并將測深參數(shù)進行調整后就可以測量了。 </p><p>　　內業(yè)處理：包括數(shù)據(jù)的后處理與測量成果輸出，數(shù)據(jù)后處理是指利用相應配套的數(shù)據(jù)處理軟件對測量