GPS-RTK测量技术在水利工程测量中的应用

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　　摘 要：测量工作贯穿于水利工程项目的整个过程，包括地形图勘测、工程施工、竣工验收以及运营管理等，对水利工程建设起着非常重要的作用。本文主要阐述现代化测量技术中GPS-RTK测量技术在水利工程测量中的各种应用，并论述RTK技术应用与水利工程测量的优缺点，提出了有意义的见解。
　　关键词：GPS，RTK，水利工程测量
　　1 前言
　　 随着国民经济的不断快速发展，国家和地方政府对水利工程建设的投资不断增大，每年都有大量的水利工程项目。水利工程项目一般都位于偏远地区，那里国家高等级测量控制点也是极少，这样给水利工程测量工作带来很大困难。由于全球定位系统(GPS)的快速发展，GPS-RTK测量技术广泛应用于测量行业，随着技术的不断发展，它已经成为测量行业中最快捷，最经济的测量方法。
　　 RTK(Real Time Kinematic)测量技术即实时动态测量技术，是以载波相位测量与数据传输技术相结合的实时差分GPS测量技术，是GPS测量技术发展的一个里程碑。RTK测量技术是利用在高等级已知点上或任意地点安置1台GPS接收机，对天空中的有效卫星进行连续的观测，并将观测数据以及测站信息，通过电台的无线电信号，实时地发送给流动站，流动站在接收GPS卫星信号的同时，也通过电台接收设备，接收基准站传输的相关信息数据，然后根据差分动态定位原理，实时解算，进而得到流动站的实时三维坐标及精度信息。
　　2、GPS-RTK测量技术应用于水利工程测量
　　1）控制测量
　　 由于水利工程的地形条件一般比较复杂。地表植被众多，通视比较困难，附近高等级控制点较少甚至没有，利用传统的仪器和方法进行控制测量难度相当大。GPS测量技术不受地形条件、通视条件、天气与时间条件的影响和限制，并且作业范围大，工作效率高，测量精度较高，这样不仅大幅度减少了外业测绘工作量，大大提高了工作效率，而且可以大大降低测绘成本。
　　2）加密控制点的测量
　　 传统的控制点加密测量的精度受到各种条件限制，外业工作量太大、精度还要随着距离的增加而降低。而采用GPS-RTK测量进行加密控制点测量就比较轻松、简单，一般RTK的作业半径可以达到15km，这个作业范围完全可以满足加密控制点的测量工作。并且不受天气等条件限制，加密点的精度均匀不存在误差积累，在很短的时间就可以测量一个点的三维坐标，大大提高作业效率。
　　3）勘测地形图
　　 利用全站仪进行勘测地形图，多采用一组人全站仪在野外进行数据采集，获得野外实地数据，然后内业数据处理成图。RTK测量技术完全可以代替全站仪勘测地形图，直接利用RTK测绘野外地形图，通过手簿中的相关软件，可以实现内外业一体化。边测边绘图，减少绘图误差，并且可以单人操作完成地形图测绘任务。大大降低了项目成本，会带来更大的经济利益。
　　4）工程放样测量
　　 水利施工测量的主要任务是测设点位，通过已知的坐标、高程、长度、角度等关系，先求解出放样参数，然后再利用全站仪或经纬仪进行测设，施工测量对放样的精度要求较高。在大中型水利工程中，传统的测量则显得比较困难，要在施工区附近布设施工控制网，再以此为基础进行施工放样。利用RTK测量放样则可以完全改变各种条件限制，只要在它的作业半径范围内，所放样的点位精度均匀、稳定，放样效率极高。
　　 在水工建筑物点位测设时，完全可以直接利用RTK移动站进行实时放样。省去了很多计算过程，在放样参数的计算过程还比较容易出错，一旦参数错误，后果可想而知。RTK放样直接在手簿中输入放样点的三维坐标，即可放样。非常方便，快捷。利用RTK手簿中的随机软件不仅仅可以放样点，还可以完成放样直线、曲线等甚至更高难度放样工作，在水利工程中曲线形工程也是比较多，利用RTK测量可以实时放样曲线上的点，只需要输入曲线几个重要的要素，就可以实现实时放样曲线上任意点。
　　5）水利大坝变形监测
　　 水利工程建筑物中的变形监测完全可以采用GPS技术进行监测。在大坝变形监测中，用GPS测量完全代替经纬仪的传统测量；GPS测量不受地形条件复杂的影响，各个测站点无需通视，监测点与控制点布设比较灵活方便；不受天气和时间的限制，则可以实现实时监测；GPS测量的高精度定位，能够满足大坝变形监测精度要求。若是加上自动控制软件的辅助功能，便可以在室内完成对大坝体的安全监测以及安全预警，此过程中并不需要人工外业采集数据，完全可以实现自动化测量。
　　3、 RTK测量在水利工程测量中的局限性
　　 1） 受卫星状况限制。由于军事等战略的原因， GPS卫星受到美国政府的控制，因此卫星的状况也会影响到GPS测量的精度。此外，只有接受到足够有效卫星信号以后可以完成定位工作，在密集森林、高山峡谷深处、城市高楼密布区等地区，卫星信号被遮挡，使得这些地区不能够获得足够的有效卫星信号，产生假定位现象。
　　 2） 与卫星信号质量有关系。卫星信号在穿越大气层时，受电离层折射延迟、对流层延迟等因素以及电磁，多路径等其他的干扰影响，使得卫星信号质量下降，这样在一些地区不能使用RTK测量的。
　　 3） 数据链传输局限性
　　 无线电信号的传播是受到一定外界环境影响的，高大山体、高大建筑物或各种高频信号源的干扰都会使RTK数据链传输受到限制。在传输过程中信号衰减，信号受干扰后频率偏移，都严重影响RTK测量精度和作业半径。
　　4、结论与建议
　　 GPS-RTK测量数据质量与很多因素有关，如何提高RTK测量的数据质量是关键。水利工程中有很多因素是不利于RTK测量的，我们必须采取一定才措施来避免这些因素。因此，为了避免RTK测量的错误，提高测量的精度，必须进行测量质量控制。测量控制的方法主要有：
　　 (1)进行点校正。利用已知点检核所测得的区域点是不是正确的，利用实测已知点比较检核RTK测量。如果发现有质量问题，立即采取措施改正，要将错误消灭在现场中。
　　 (2)重测对比。每次初始化完成后，先重测l～ 2个附近测过的RTK点或重复测量高精度控制点，经过两次测量数据进行比对，确认在误差范围内后，方可进行重新RTK测量。
　　 (3)电台频率控制。电台是RTK测量的一个关键设备，电台的频率是保证测量精度的关键。在不同地形或干扰源的条件下采用不同的电台频率，保证数据传输的质量。
　　 通过本文的分析论述，大家对RTK技术的应用在水利工程有一定的了解，之所以能够应用于水利工程或者其他工程中必然有其独到之处：
　　 (1) GPS测量技术正在广泛的应用于测量工作的各个领域，RTK技术与传统的测量方式方法相比具有不可比拟的优势。因此，在众多领域中都有其应用的实例。
　　 (2) 利用RTK进行测量，不受天气、地形、通视等条件的限制，工作效率比传统方法提高3～4倍。利用RTK测量技术比传统方法大大节省人力，降低生产成本，。
　　 (3)RTK应用于水利工程方面有一定的优势，但是，还应注意仪器的选择，应该带有抑径板天线的接收机，测站点的选择应该符合GPS测量规范要求，应该避其短处，发挥其长处，为我所用。
　　 参考文献
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　　张振军,谢中华,冯传勇.RTK测量精度评定方法研究 [J].测绘通报,2007(1):26-28.
　　高连胜 GPS技术在水利工程测量中的应用[J] 测绘与空间地理信息第，33卷第3期，2010年6月
　　万会明，等 CORS技术在水利工程测量中的应用[J] 江西水利科技，第36卷第1期，2010年3月
　　
　　作者简介：曹合先（1980.7-）女，汉族，河南商丘人，助理工程师，主要从事水工建筑物结构设计。
　　

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