GPS RTK測(cè)量系統(tǒng)在國(guó)家水土保持重點(diǎn)建設(shè)工程中的應(yīng)用

鄭梅強(qiáng)，何彥立

(會(huì)寧縣水土保持工作管理總站，甘肅 會(huì)寧 730799)

1 項(xiàng)目區(qū)基本情況

甘肅省中部、會(huì)寧縣南部的中川河和苦水溝小流域，地理位置介于東經(jīng)105°03′26″～105°13′35″、北緯35°24′44″～35°37′14″之間，包括新添、中川2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的6個(gè)行政村。項(xiàng)目區(qū)土地總面積98.70 km2，其中：耕地面積5 542.35 hm2，占56.15%；林地面積423.20 hm2，占4.29%；草地234.09 hm2，占2.37%；荒坡1 021.21 hm2，占10.35%；荒溝1 174.51 hm2，占11.90%；難利用地545.95 hm2，占5.53%；其他用地929.06 hm2，占9.41%。項(xiàng)目區(qū)海拔1 833.9～2 251.4 m，相對(duì)高差417.5 m，溝壑密度2.12 km/km2，地形破碎，山大溝深，溝壑縱橫。根據(jù)項(xiàng)目要求，通過(guò)新修梯田、營(yíng)造水土保持林、配套田間道路、栽植行道樹(shù)、修建谷坊、封禁圍欄等措施，提高治理程度，減少水土流失。主要落實(shí)的措施有新修梯田901.03 hm2，營(yíng)造水保林607.55 hm2，封禁治理1 391.42 hm2，配套田間道路35 km，修谷坊20座，栽行道樹(shù)2萬(wàn)株。

2 項(xiàng)目管理要求

按照《全國(guó)水土保持信息化實(shí)施方案》《全國(guó)水土保持信息化工作2017—2018年實(shí)施計(jì)劃》和《國(guó)家水土保持重點(diǎn)建設(shè)工程管理辦法》中關(guān)于綜合治理“圖斑精細(xì)化”管理要求(每項(xiàng)措施必須精細(xì)、準(zhǔn)確勾繪成圖斑上傳到國(guó)家水土保持重點(diǎn)工程項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)，縣級(jí)自驗(yàn)要對(duì)照?qǐng)D斑逐項(xiàng)、逐塊進(jìn)行全面檢查驗(yàn)收)，利用GPS RTK測(cè)量系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GPS RTK)對(duì)所有的措施按圖斑精細(xì)、準(zhǔn)確打點(diǎn)并勾繪邊界，對(duì)新修梯田還要逐地塊打點(diǎn)勾繪，形成地塊分布圖，使其能充分反映地塊形狀、面積、地理位置等。最終形成的所有圖斑能夠完全與ArcGIS軟件中加載的航拍圖相吻合。

3 GPS RTK在項(xiàng)目管理中的應(yīng)用和探索

3.1 前期準(zhǔn)備工作

(1)建立控制網(wǎng)。按照GPS RTK測(cè)量需求，利用項(xiàng)目區(qū)附近已知控制點(diǎn)，在項(xiàng)目區(qū)建立控制網(wǎng)。控制網(wǎng)要根據(jù)GPS RTK的性能適當(dāng)設(shè)置控制點(diǎn)位置和數(shù)量。控制點(diǎn)最好選擇地勢(shì)高的地方，以利于測(cè)量時(shí)GPS RTK基準(zhǔn)站電臺(tái)作用距離的充分發(fā)揮，盡量減少轉(zhuǎn)站次數(shù)。

(2)所需設(shè)備和人員。GPS RTK基準(zhǔn)站和電臺(tái)1套，流動(dòng)站和手薄2套(流動(dòng)站和手薄數(shù)量可根據(jù)工作量和工期增減)，配置基準(zhǔn)站管理人員1名(駕駛員可兼任)，每個(gè)流動(dòng)站配置能夠熟練操作手薄的技術(shù)員和記錄員各1名。

(3)所需處理軟件及圖件。GPS RTK數(shù)據(jù)處理軟件、南方CASS軟件、ArcGIS軟件和最新航拍遙感影像圖。

3.2 測(cè)量和數(shù)據(jù)處理工作

(1)測(cè)量。①盡可能利用控制網(wǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)建立基準(zhǔn)站和流動(dòng)站，架設(shè)電臺(tái)，準(zhǔn)確輸入基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)，按照測(cè)量要求設(shè)置參數(shù)，以便提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)度。②啟動(dòng)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站，檢測(cè)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站信號(hào)發(fā)送是否正常，正常時(shí)開(kāi)始逐圖斑、逐地塊測(cè)量。③采用“點(diǎn)測(cè)量”模式，對(duì)每個(gè)圖斑或地塊進(jìn)行繞邊緣閉合測(cè)量，每個(gè)拐點(diǎn)的點(diǎn)位由RTK儀器記錄，每個(gè)圖斑或地塊的點(diǎn)號(hào)由記錄員人工記錄。

(2)數(shù)據(jù)處理。①將GPS RTK測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)出，利用南方CASS軟件對(duì)野外測(cè)量成果進(jìn)行展點(diǎn)，并根據(jù)記錄員的記錄，將每個(gè)圖斑或地塊點(diǎn)號(hào)內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行連接，形成閉合圖斑或地塊。②將形成的閉合圖斑導(dǎo)入ArcGIS軟件，生成shp格式文件，批量生成每個(gè)圖斑的面積、形狀、位置等參數(shù)。③在ArcGIS軟件中將最新航拍遙感影像圖和shp格式圖斑同時(shí)加載，檢驗(yàn)實(shí)施圖斑或地塊與實(shí)際立地信息是否吻合。

4 優(yōu)缺點(diǎn)與建議

4.1 優(yōu)點(diǎn)

(1)測(cè)量效率高。在梯田面積的測(cè)量中，通過(guò)架設(shè)高質(zhì)量基準(zhǔn)站，可實(shí)現(xiàn)每個(gè)圖斑測(cè)量工作的一次完成，每個(gè)基準(zhǔn)站能控制半徑5 km的區(qū)域。與傳統(tǒng)的人工測(cè)量相比，這一技術(shù)的運(yùn)用能夠大大提高測(cè)量效率，一個(gè)流動(dòng)站每天可測(cè)量10～13.3 hm2(150～200畝)，并在2 h內(nèi)完成數(shù)據(jù)處理。

(2)測(cè)量精度高。在梯田圖斑測(cè)量中，技術(shù)人員在每個(gè)拐點(diǎn)上只需短暫停留并按下確認(rèn)按鈕，即可完成精度極高的點(diǎn)位測(cè)量。對(duì)每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行人工連接，可自動(dòng)生成地塊分布圖，并非常準(zhǔn)確地反映圖斑或地塊形狀、位置，是人工測(cè)量所不能比擬的。

4.2 缺點(diǎn)及解決方法

(1)測(cè)量結(jié)果受放樣點(diǎn)數(shù)量多少的影響。在梯田面積測(cè)量中，應(yīng)在圖斑或地塊邊界的所有拐點(diǎn)處采集放樣點(diǎn)，曲線段應(yīng)連續(xù)采集放樣點(diǎn)，在拐點(diǎn)處或曲線段放樣點(diǎn)采集過(guò)少將會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，直接影響地塊形狀和面積。

(2)測(cè)量圖斑是否與原地形吻合受控制網(wǎng)質(zhì)量的影響。控制網(wǎng)是利用項(xiàng)目區(qū)附近的已知控制點(diǎn)引建的，精度準(zhǔn)、質(zhì)量高，基準(zhǔn)站建在控制網(wǎng)點(diǎn)上，測(cè)量繪制圖斑可與原地形吻合。如果測(cè)量前不利用已知控制點(diǎn)建立控制網(wǎng)，而是利用儀器臨時(shí)采集基準(zhǔn)站的輸入坐標(biāo)，并在測(cè)量過(guò)程中進(jìn)行多次轉(zhuǎn)站，那么測(cè)量繪制圖斑就會(huì)偏離原地形。

4.3 建 議

(1)基準(zhǔn)站盡可能架設(shè)在利用附近已知控制點(diǎn)通過(guò)引線建立的控制網(wǎng)點(diǎn)上，確保每個(gè)控制網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)與實(shí)際坐標(biāo)相符或接近。

(2)在測(cè)量過(guò)程中，必須在所有明顯的拐點(diǎn)處采集放樣點(diǎn)，沒(méi)有明顯拐點(diǎn)的，必須連續(xù)采集放樣點(diǎn)，盡最大可能消除測(cè)量偏差。

5 結(jié) 語(yǔ)

在小流域綜合治理項(xiàng)目建設(shè)中，使用GPS RTK對(duì)每個(gè)圖斑進(jìn)行測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)圖斑矢量化、信息化一步到位，能滿足信息化建設(shè)要求，對(duì)加快水土保持信息化建設(shè)有重要作用。特別是對(duì)梯田面積比較大的工程，使用GPS RTK測(cè)量速度快、效率高，不僅能實(shí)現(xiàn)每個(gè)地塊的矢量化，還可根據(jù)工程實(shí)施情況隨時(shí)測(cè)量，能隨時(shí)掌握任務(wù)完成情況，基本能夠?qū)崿F(xiàn)自驗(yàn)與施工同時(shí)完成，對(duì)加強(qiáng)工程建設(shè)進(jìn)度的監(jiān)督管理，減少因人工測(cè)量跟不上而影響工程進(jìn)度的情況發(fā)生有很大作用，值得推廣應(yīng)用。