GPS-RTK技術(shù)在衛(wèi)運河治理工程中的應(yīng)用

魏玉濤，王澤祥

（漳衛(wèi)南運河管理局德州水利水電工程集團有限公司，山東德州 253000）

在衛(wèi)運河治理工程河道清淤施工過程中，計算河道清淤的工程量需要進行河道橫斷面測量。常規(guī)的河道斷面測量方式有經(jīng)緯儀交會法、水準儀視距法、全站儀延長線法和測距儀斜距法，但上述幾種方法受距離、天氣、通視等條件限制，且工作效率低，嚴重影響河道斷面測量的質(zhì)量和效率，很難準確計算出清淤工程量。而采用實時動態(tài)測量技術(shù)GPS－RTK進行河道斷面測量，可以提高斷面測量的精度和效率，彌補其他測量方法的不足，因此廣泛用于河道清淤施工中。

1 GPS系統(tǒng)和RTK技術(shù)簡介

1.1 GPS系統(tǒng)

GPS 是全球定位系統(tǒng)G1oba1 Positioning System的英文簡稱，它是利用衛(wèi)星的測時和測距進行導航以構(gòu)成全球定位系統(tǒng)。GPS 是目前世界上最先進、最完善的衛(wèi)星導航系統(tǒng)與定位系統(tǒng)，以高效率、全天候、高精度、自動化為顯著特點，可以向數(shù)目不限的全球用戶連續(xù)提供三維坐標信息，并成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、工程變形監(jiān)測、資源勘察、航空攝影測量、地殼運動監(jiān)測中，從而給測繪領(lǐng)域帶來一場深刻的技術(shù)革命。

1.2 RTK技術(shù)

RTK 是實時動態(tài)測量技術(shù)Rea1 Time Kinematic的英文簡稱，它是以載波相位測量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的實時差分GPS 測量技術(shù)，可以實時解算進行數(shù)據(jù)處理，是GPS測量技術(shù)發(fā)展的一個新突破，在工程建設(shè)中有廣闊的應(yīng)用前景。

RTK技術(shù)的原理是安置1臺接收機作為基準站對衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，移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(shè)備接收基準站上的觀測數(shù)據(jù)，移動站計算機根據(jù)相對定位原理實時計算、顯示出移動站的三維坐標和測量精度。用戶可以實時監(jiān)測待測點的數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量和精度，從而提高工作效率。

2 工程概況及測量設(shè)備

衛(wèi)運河是漳衛(wèi)南運河防洪體系的重要組成部分，上起徐萬倉，下至四女寺樞紐，河道全長157 km，地處河北、山東兩省交界處，涉及河北省館陶、臨西、清河和故城4個縣和山東省冠縣、臨清、夏津及武城4個市縣。東渡口驛至八屯右岸清淤堤防加高工程為衛(wèi)運河治理工程的重要組成部分，清淤河道全長25.73 km，右岸堤防加高26.69 km，堤防整修52.33 km。河灘地內(nèi)樹木和農(nóng)作物比較稠密，通視條件差，如用傳統(tǒng)測量方法工作難度大，測量成果精度亦難以保證?；谝陨弦蛩兀_定采用GPS－RTK技術(shù)來實施本次測量工作。為此，選用設(shè)備是科力達風云K9，平面精度可達±1 cm＋1 ppm，高程精度可達±2 cm＋1 ppm。

3 GPS－RTK技術(shù)在工程中的應(yīng)用

3.1 河道斷面測量準備

收集測區(qū)控制點的坐標、等級、中央子午線、高程坐標系、地形和位置等資料，判斷其是否適合作為動態(tài)GPS 的控制點。為保證測量精度，需對整個測區(qū)進行合理布局，即將測區(qū)分成兩個測段，每個測段的控制點比較均勻地分布在測段內(nèi)。通過鍵入控制點的北京54坐標，然后到對應(yīng)控制點上采集世界大地坐標（WGS－84），利用系統(tǒng)的工程之星軟件可分別求解出各測段的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

3.2 河道斷面數(shù)據(jù)采集

（1）數(shù)據(jù)導入。將設(shè)計圖紙給出的河道中心點坐標和設(shè)計斷面的基點坐標以.txt 文件格式導入手簿，利用元素法進行道路設(shè)計，輸入線段長度及方位角等參數(shù)，得到道路設(shè)計文件用于河道斷面測量。

（2）基準站架設(shè)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準站發(fā)射電臺和移動站接收電臺組成，它們是實時動態(tài)測量的關(guān)鍵設(shè)備。穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)鏈是動態(tài)初始化的前提。保證高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸可以減少整周模糊度的解算時間，大大提高工作效率，所以基準站的合理安置是順利實施RTK 作業(yè)的關(guān)鍵之一?；鶞收景仓脩?yīng)滿足以下條件：選擇視野開闊、地勢較高的地方；整平站址，架設(shè)在已知點時還要求對中；為防止數(shù)據(jù)鏈的丟失，200 m范圍內(nèi)無高壓線、無線發(fā)射臺、GPS信號反射物（大面積水域、大型建筑物）等干擾源。

（3）點校正及精度檢測?；鶞收疚恢冒l(fā)生變化時需要進行點校正，點校正后在固定解狀態(tài)下測量1—2個已知控制點，之后進行精度評定，滿足規(guī)范要求后開始測量。由于每個點位的測量都是獨立完成的，所以測量不會產(chǎn)生累積誤差，各點測量精度一致。

（4）河道清淤斷面測量。有2 個已知點坐標的斷面采用直線放樣的方式進行點位測量。只有中心點坐標的斷面，利用道路設(shè)計文件，采用道路放樣的方式進行點位測量。點位數(shù)據(jù)采集沿著河道斷面線方向，對每個發(fā)生變化的地形點位進行準確測量，并保證點位間距滿足技術(shù)設(shè)計要求。

3.3 內(nèi)業(yè)整理

將RTK采集的斷面點位數(shù)據(jù)文件從手簿導出，轉(zhuǎn)入到Microsoft exce1，利用自編的計算公式和程序計算出每個斷面點距河道中心點的水平距離及該點高程。對于有疑問的點位進行仔細的校核和對比，不能滿足精度的要查明原因及時補測。斷面數(shù)據(jù)校核無誤后，利用AutoCAD軟件輸出斷面圖。根據(jù)斷面圖，即可計算出清淤土方工程量。

4 結(jié)語

在衛(wèi)運河治理工程中，由于數(shù)據(jù)的采集和處理由軟件自動完成，避免了其他測量方法中記錄、計算、繪圖等大量內(nèi)業(yè)工作和發(fā)生錯誤的可能，實現(xiàn)了測量的自動化。本工程施工線路長、通視條件差、天氣條件多變，GPS－RTK技術(shù)可以在很短時間內(nèi)完成河道清淤斷面測量任務(wù)，其中RTK技術(shù)的高效率、高精度、作業(yè)環(huán)境要求低的優(yōu)點已經(jīng)在其中得到充分體現(xiàn)。同時，GPS－RTK技術(shù)也有不足之處，如受衛(wèi)星狀況限制、堤頂樹木對信號的影響、數(shù)據(jù)鏈穩(wěn)定性薄弱問題。所以，要不斷嘗試新的方法，積極探索更經(jīng)濟實用的測量技術(shù)，以提高工程測量工作觀測精度和工作效率。