網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在阜南縣河湖“清四亂”中的應(yīng)用

（安徽省阜南縣河道管理局 阜南 236300）

1 網(wǎng)絡(luò) RTK 技術(shù)介紹及系統(tǒng)組成

1.1 網(wǎng)絡(luò) RTK 技術(shù)介紹

RTK 是 GPS 載波相位差分技術(shù)的一種方法應(yīng)用，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)或多個(gè)測(cè)量站點(diǎn)載波相位觀測(cè)值的差分方法，將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給流動(dòng)站接收機(jī)，求差解算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)。傳統(tǒng)的RTK 定位運(yùn)用主要分為基準(zhǔn)站與流動(dòng)站兩個(gè)部分，通過在觀測(cè)區(qū)域中心位置架設(shè)基準(zhǔn)站，使用一臺(tái)或多臺(tái)流動(dòng)站通過與基準(zhǔn)站建立數(shù)據(jù)鏈，將基準(zhǔn)站觀測(cè)數(shù)據(jù)與坐標(biāo)信息傳輸給一臺(tái)或多臺(tái)流動(dòng)站，而流動(dòng)站利用接受基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，并采集實(shí)時(shí)定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)，同時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，及時(shí)計(jì)算出厘米級(jí)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，整個(gè)過程用時(shí)不足一秒鐘。而要保證采集的三位數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，必須保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤和必要的幾何圖形，流動(dòng)站達(dá)到固定解的狀態(tài)。但是傳統(tǒng)的RTK 觀測(cè)模式，存在一定的局限性和觀測(cè)范圍的限制。一是由于GPS 誤差的空間相關(guān)性隨基準(zhǔn)站與流動(dòng)站距離的增加而逐漸失去線性，因此基準(zhǔn)站校正數(shù)據(jù)的有效作用距離有限。二是由于野外基準(zhǔn)站架設(shè)受到客觀條件的限制，導(dǎo)致流動(dòng)站接受基準(zhǔn)站發(fā)射數(shù)據(jù)鏈往往受到建筑物及植被的影響，直接導(dǎo)致定位精度下降。由于此次“清四亂”工作作業(yè)范圍較大，且蓄洪區(qū)內(nèi)莊臺(tái)房屋較為密集，為確保定位精度不受影響，如采用傳統(tǒng)RTK 觀測(cè)模式，需要頻繁更換基準(zhǔn)站架設(shè)位置，并進(jìn)行校點(diǎn)驗(yàn)核，對(duì)于“清四亂”數(shù)據(jù)采集工作造成不便。

為了克服傳統(tǒng) RTK 觀測(cè)方法在此次“清四亂”數(shù)據(jù)采集工作的缺陷，將網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)運(yùn)用到此次“清四亂”數(shù)據(jù)采集工作中。網(wǎng)絡(luò)RTK 也稱基準(zhǔn)站RTK，是近年來在常規(guī)RTK 和差分GPS 的基礎(chǔ)上建立起來的一種新技術(shù)。在一個(gè)固定區(qū)域內(nèi)較均勻地布設(shè)多個(gè)GPS 參考基站，從而對(duì)此區(qū)域形成網(wǎng)狀覆蓋，并以這些GPS 參考基站中的一個(gè)或多個(gè)為基準(zhǔn)計(jì)算和發(fā)播GPS 改正信息，構(gòu)建成連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)該區(qū)域內(nèi)的地理信息數(shù)據(jù)采集用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)改正的定位方式。

1.2 AHCORS 系統(tǒng)組成

CORS 是衛(wèi)星定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)等高新科技多方位、深度結(jié)晶的產(chǎn)物。 CORS 由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)五個(gè)部分組成，各基準(zhǔn)站與監(jiān)控分析中心間通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接成一體，形成專用網(wǎng)絡(luò)。2013年，安徽省衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱AHCORS)正式投入使用。AHCORS 集成了GNSS、移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件工程等技術(shù)，建成了安徽省連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括63 個(gè)基準(zhǔn)站，1 個(gè)控制中心、2 個(gè)數(shù)據(jù)中心和高可靠數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，在安徽省建立了與國(guó)家CGCS2000 坐標(biāo)系相一致的大地基準(zhǔn)。通過AHCORS 在一個(gè)阜南縣區(qū)域內(nèi)布設(shè)的多個(gè)永久性的連續(xù)運(yùn)行 GPS 參考基準(zhǔn)站按設(shè)定的采樣率連續(xù)觀測(cè)，獲得本區(qū)域的誤差改正模型，然后向流動(dòng)站實(shí)時(shí)發(fā)送改正數(shù)據(jù)，使用一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)RTK 流動(dòng)站，即可實(shí)時(shí)觀測(cè)得到精度可靠的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

2 網(wǎng)絡(luò) RTK 技術(shù)應(yīng)用

2.1 河湖“清四亂”的背景

根據(jù)《水利部辦公廳關(guān)于開展全國(guó)河湖“清四亂”專項(xiàng)行動(dòng)的通知》《水利部辦公廳關(guān)于開展全國(guó)河湖采砂專項(xiàng)行動(dòng)的通知》以及《關(guān)于開展河湖“清四亂”專項(xiàng)行動(dòng)的通知》等文件精神，按照阜陽市水利局部署，在阜南縣河道管理范圍內(nèi)對(duì)亂占、亂采、亂堆、亂建等河湖管理保護(hù)突出問題開展專項(xiàng)清理整治行動(dòng)（以下簡(jiǎn)稱“清四亂”專項(xiàng)行動(dòng)）。2018年底前，全面摸清阜南縣在第一次全國(guó)水利普查水利工程全面開展河湖管理范圍內(nèi) “四亂”突出問題，發(fā)現(xiàn)一處、清理一處、銷號(hào)一處。2019年上半年前，全面完成全縣專項(xiàng)行動(dòng)任務(wù)，基本解決侵害河湖安全運(yùn)行、危害河湖生態(tài)健康違法行為。阜南縣河道管理局在“清四亂”工作中充分利用已有大量實(shí)測(cè)資料，采用外業(yè)調(diào)查河道“四亂”數(shù)據(jù)―綜合分析“四亂”情況―研究清除方法―外業(yè)現(xiàn)場(chǎng)督查的方法。充分將網(wǎng)絡(luò) RTK 技術(shù)利用在野外調(diào)查河道“四亂”數(shù)據(jù)采集以及后期督查清除效果復(fù)核工作中，大大提高了工作效率和工作質(zhì)量。

2.2 在“清四亂”工作中應(yīng)用

阜南縣河道管理局委托安徽省淮河河道管理局測(cè)繪院為此次河湖“清四亂”工作提供技術(shù)支持，全面開展對(duì)濛洼蓄洪區(qū)淮堤及行洪通道范圍內(nèi)的違章設(shè)障、違章種植、亂堆亂放、違章建設(shè)經(jīng)營(yíng)占地等利用網(wǎng)絡(luò) RTK 技術(shù)由省測(cè)繪院測(cè)量員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)野外數(shù)據(jù)調(diào)查采集及后期督查數(shù)據(jù)復(fù)核工作。按照“清四亂”工作方案要求，利用RTK 對(duì)堤身、灘地上的違章建筑物、構(gòu)筑物、堆置的雜物及堤身耕種的農(nóng)作物、雜樹雜草、垃圾等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集，對(duì)于違章構(gòu)筑物建筑物、菜園等利用四點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行采集，對(duì)小型外墊莊臺(tái)、違章耕作農(nóng)作物進(jìn)行多點(diǎn)采集坐標(biāo)并計(jì)算面積，對(duì)于生活垃圾、堤身樹木采取單點(diǎn)采集坐標(biāo)，共采集違章構(gòu)筑物建筑物140 余間，小型外墊莊臺(tái)87 處，菜園246 個(gè)，農(nóng)作物56 畝，生活垃圾49 處，堤身樹木1600 棵?；谝巴獠杉瘮?shù)據(jù)，進(jìn)行內(nèi)業(yè)繪圖處理的方法，為綜合分析“四亂”情況并研究清除方案，提供基礎(chǔ)資料。開展清除行動(dòng)后，利用之前違章數(shù)據(jù)，進(jìn)行放樣定位，對(duì)清除工作效果進(jìn)行復(fù)核數(shù)據(jù)采集，為保障“清四亂”工作落實(shí)提供數(shù)據(jù)支持。

2.3 CORS 運(yùn)用的限制

（1）在移動(dòng)或聯(lián)通信號(hào)較弱的區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)RTK定位效率及精度較差，主要是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)RTK 流動(dòng)站是通過移動(dòng)或聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)接受AHCORS 定位數(shù)據(jù)，當(dāng)在莊臺(tái)房屋較為密集及偏遠(yuǎn)地段移動(dòng)或聯(lián)通信號(hào)較弱時(shí)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)RTK 流動(dòng)站信號(hào)接受難以達(dá)到固定解。

（2）在省、市界區(qū)域（濛洼堤防淮堤處于六安地區(qū)與阜陽地區(qū)交界，洪洼堤防洪干堤段處于安徽省與河南省兩省交界）網(wǎng)絡(luò)RTK 流動(dòng)站定位達(dá)到固定解難度較大，因?yàn)榘不帐?CORS 基準(zhǔn)站覆蓋范圍有限，在遠(yuǎn)離基準(zhǔn)站網(wǎng)地區(qū)的電離層、對(duì)流層狀況差異較大。

3 結(jié)語

AHCORS 具有輻射范圍廣、全時(shí)段數(shù)據(jù)提供等優(yōu)勢(shì)，除個(gè)別因移動(dòng)或聯(lián)通信號(hào)弱而造成網(wǎng)絡(luò)RTK流動(dòng)站達(dá)到固定解難度較大，定位精度不穩(wěn)定之外，只需一臺(tái)RTK 流動(dòng)站即可進(jìn)行分米級(jí)至厘米級(jí)的高精度實(shí)時(shí)快速定位，網(wǎng)絡(luò)RTK 的運(yùn)用在河湖“清四亂”基本情況普查外業(yè)測(cè)量中得到了很好的應(yīng)用，并能為類似水利工程管理范圍內(nèi)的水利普查、采砂管理監(jiān)督、河道及堤防斷面測(cè)繪、水利工程管理等業(yè)務(wù)工作提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。