水利工程測(cè)量中GPSˉRTK技術(shù)的應(yīng)用

王巍

（信陽(yáng)市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南 信陽(yáng) 464000）

0 引言

在以往開(kāi)展水利工程測(cè)量工作的時(shí)候，都是運(yùn)用傳統(tǒng)測(cè)量的方式，不僅使測(cè)量人員受到不同地質(zhì)條件的影響難以有效開(kāi)展測(cè)量，也會(huì)嚴(yán)重影響到測(cè)量的效率和效果。但是通過(guò)對(duì)GPSˉRTK技術(shù)的運(yùn)用，可發(fā)揮出其不受復(fù)雜地形限制的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，既能保障測(cè)量工作的順利開(kāi)展，還能保障測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性，十分符合現(xiàn)代復(fù)雜與高質(zhì)量的水利工程建設(shè)需求。水利工程勘測(cè)設(shè)計(jì)者應(yīng)深度探究GPSˉRTK技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，將其有效地運(yùn)用到實(shí)際的水利工程測(cè)量工作之中，為水利工程各個(gè)施工區(qū)域的建設(shè)提供精確的測(cè)量數(shù)據(jù)支持，促使水利工程及其建設(shè)質(zhì)量的不斷提升。

1 關(guān)于GPSˉRTK技術(shù)的概述

1.1 GPSˉRTK綜述

全球定位系統(tǒng)（global positioning system,GPS）在應(yīng)用過(guò)程中的作用較為突出，在系統(tǒng)中屬于圓形軌道。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)配合著通信技術(shù)來(lái)滿足當(dāng)前的實(shí)時(shí)信息傳遞要求。全球定位系統(tǒng)在20世紀(jì)70年代在陸?？罩械膽?yīng)用非常廣泛，配合定位系統(tǒng)快速傳遞對(duì)應(yīng)的信息，同時(shí)也可以滿足實(shí)時(shí)和全天候的工作要求，并且開(kāi)發(fā)出對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航功能，用于情報(bào)的搜集和應(yīng)急通訊等一系列的軍事活動(dòng)，屬于重要的技術(shù)方案。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，在1994年全球覆蓋率高達(dá)98%，基礎(chǔ)衛(wèi)星布置設(shè)施已經(jīng)初步完成，其中包含了地面監(jiān)控系統(tǒng)和GPS信號(hào)機(jī)等[1]。在這一技術(shù)方案使用的過(guò)程中，落實(shí)動(dòng)態(tài)化的工作原則，實(shí)時(shí)地監(jiān)控對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，避免對(duì)后續(xù)的信息管理造成較為嚴(yán)重的影響，并且可以控制體重?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。當(dāng)出現(xiàn)信息偏差信息時(shí)，要再一次進(jìn)行日常的信息傳遞直到符合對(duì)應(yīng)的工作要求。

RTK技術(shù)是常見(jiàn)的GPS測(cè)量方法，由以往靜態(tài)測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)化的測(cè)量，并且精準(zhǔn)度能夠達(dá)到厘米級(jí)，在野外測(cè)量中利用這一方法能夠獲取較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。該技術(shù)采取了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)拆分技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)全天候和高經(jīng)準(zhǔn)度的測(cè)繪模式，廣泛地融入大地測(cè)量以及工程測(cè)量等不同的環(huán)節(jié)中，獲取更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為各項(xiàng)活動(dòng)的實(shí)施提供重要的保障。因此在實(shí)際工作中需要充分發(fā)揮這一技術(shù)方案的優(yōu)勢(shì)，與GPS技術(shù)搭建組合式的技術(shù)方案，快速得出最終的數(shù)據(jù)信息，全方位地符合當(dāng)前的工作要求[2]。

1.2 GPSˉRTK技術(shù)的原理

為保障GPSˉRTK技術(shù)能有效運(yùn)用到水利工程之中，在實(shí)際工作開(kāi)展之前需要掌握技術(shù)的原理，把握核心的技術(shù)要點(diǎn)，從而使各項(xiàng)工作可以更加有序的實(shí)施。在技術(shù)使用的過(guò)程中，需要先將接收器放在基準(zhǔn)站中之后，再配合著其他的接收器，搭建組合式的測(cè)量模式，并且在同一時(shí)間內(nèi)發(fā)出對(duì)應(yīng)的信號(hào)[3]?；緦?shí)時(shí)的將測(cè)量載波相位觀測(cè)值錄入計(jì)算機(jī)平臺(tái)中，之后傳遞到流動(dòng)站中進(jìn)行拆分處理之后，再確定基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的基站向量，之后再繪制對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，通過(guò)坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換得到不同的數(shù)值，有效提高了技術(shù)的使用效果，保證最終數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此工程部門(mén)應(yīng)掌握好GPSˉRTK技術(shù)的應(yīng)用原理，運(yùn)用其高效的開(kāi)展測(cè)量工作[4]。

2 GPSˉRTK技術(shù)的幾大優(yōu)點(diǎn)

2.1 GPSˉRTK技術(shù)具有較高的測(cè)量精度、適用性強(qiáng)

因水利工程的工作量大，這就使得其測(cè)量難度非常大，當(dāng)測(cè)量人員運(yùn)用傳統(tǒng)測(cè)量方式的時(shí)候，不僅會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間和精力測(cè)量，還會(huì)受天氣和地形的影響無(wú)法開(kāi)展測(cè)量工作，其測(cè)量進(jìn)度十分緩慢，效果也不佳。但是GPSˉRTK技術(shù)卻有著高測(cè)量精度和適用性強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用其開(kāi)展水利工程測(cè)量，能夠大幅減少受天氣或環(huán)境影響導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不佳的狀況，減少測(cè)量誤差，水利工程在開(kāi)展測(cè)量定位時(shí)主要使用GPSˉRTK技術(shù)，精準(zhǔn)度較為優(yōu)良，甚至是能夠達(dá)到厘米級(jí)別?？梢?jiàn)其十分值得被運(yùn)用水利工程測(cè)量中[5]。

2.2 GPSˉRTK技術(shù)具有較高的靈活性和較短的觀測(cè)時(shí)間

高靈活性和短觀測(cè)時(shí)間也是GPSˉRTK技術(shù)的重要優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)運(yùn)用GPSˉRTK技術(shù)開(kāi)展測(cè)量工作，衛(wèi)星對(duì)觀測(cè)點(diǎn)的進(jìn)行連續(xù)和快速的測(cè)量，工程部門(mén)無(wú)須耗費(fèi)大量的時(shí)間在觀測(cè)工作之中，使得后續(xù)的水利工程建設(shè)自然也能更加快速與高效地開(kāi)展。GPSˉRTK無(wú)須各個(gè)測(cè)量站點(diǎn)通視，受地形、天氣等外界因素的干擾也少?？梢赃_(dá)到隨測(cè)隨走。靈活的GPSˉRTK技術(shù)是傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)所無(wú)法比擬的，大大縮短了觀測(cè)的時(shí)間。

2.3 GPSˉRTK技術(shù)具有高效率的優(yōu)點(diǎn)

現(xiàn)階段，GPSˉRTK技術(shù)在使用期間可以減輕水利數(shù)據(jù)測(cè)量人員的工作壓力，減少水利工程整體人工測(cè)量所需的成本投入，測(cè)量的效果也比傳統(tǒng)測(cè)量方式更高，這也是該測(cè)量技術(shù)的重要優(yōu)勢(shì)。測(cè)量人員只需合理地運(yùn)用智能化的GPSˉRTK技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單操作和高效水利工程測(cè)量，測(cè)量所需的人力、物力和財(cái)力都能有效地降低，其水利工程的經(jīng)濟(jì)效益就會(huì)更高。

3 GPSˉRTK技術(shù)在水利工程測(cè)量中的具體應(yīng)用

3.1 GPSˉRTK技術(shù)在布設(shè)控制網(wǎng)工作中的應(yīng)用

水利工程測(cè)繪首先要布設(shè)好測(cè)繪控制網(wǎng)，控制網(wǎng)的合理性及準(zhǔn)確性將直接影響水利工程測(cè)繪的精度與進(jìn)度。一旦其控制網(wǎng)沒(méi)有得到合理的設(shè)計(jì)，就會(huì)使GPS網(wǎng)之間的誤差無(wú)法得到控制。在以往測(cè)量的過(guò)程中，主要是利用全站儀和水準(zhǔn)儀來(lái)進(jìn)行操作，但是這些設(shè)備對(duì)人工依賴(lài)度較高，其觀測(cè)效率會(huì)十分低下，存在一定的不確定性，測(cè)量工作還經(jīng)常會(huì)遇到各類(lèi)突發(fā)情況導(dǎo)致測(cè)量工作質(zhì)量受到較大影響，難以為水利工程建設(shè)提供準(zhǔn)確有效的測(cè)量數(shù)據(jù)。GPSˉRTK技術(shù)很好的彌補(bǔ)了這些缺點(diǎn)，水利工程部門(mén)嚴(yán)格地按照工程測(cè)量規(guī)范要求，對(duì)GPS控制網(wǎng)進(jìn)行合理布計(jì)，對(duì)其測(cè)區(qū)范圍、精度和測(cè)量時(shí)間的合理設(shè)計(jì)，使其能達(dá)到水利工程的測(cè)量要求，嚴(yán)格按照國(guó)家基本GPS控制網(wǎng)精度指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能更高效地開(kāi)展測(cè)量工作，使其測(cè)量精度也真正符合工程要求，保障其測(cè)量的實(shí)效性和精確性。

3.2 GPSˉRTK測(cè)量技術(shù)在渠道測(cè)量中的應(yīng)用

渠道測(cè)量是水利工程測(cè)量的重要內(nèi)容，渠道測(cè)量包括渠道的縱橫斷面測(cè)量與渠道建筑物測(cè)量。傳統(tǒng)測(cè)量渠道縱橫斷面方式需要水準(zhǔn)儀與全站儀相互配合來(lái)獲取高程與距離，在不通視的情況下傳統(tǒng)的測(cè)量需要不斷變換測(cè)量位置進(jìn)行測(cè)量，使用GPSˉRTK技術(shù)能夠快速獲得距離與高程，大大提高渠道縱橫斷面測(cè)量的精度和效率，且保證精度達(dá)到厘米等級(jí)。渠道建筑物的測(cè)量主要是建筑物的地形地貌和尺寸的測(cè)量，傳統(tǒng)的地形測(cè)量至少要求2～3人配合操作才能完成，對(duì)點(diǎn)位的通視，測(cè)量的環(huán)境都有一定的要求。而采用GPSˉRTK技術(shù)測(cè)量地形只需要一個(gè)人攜帶儀器在地形特征點(diǎn)上待上1～2s，輸入特征編碼通過(guò)電子手簿進(jìn)行記錄，把數(shù)據(jù)采集完成后回到室內(nèi)通過(guò)專(zhuān)業(yè)的制圖軟件就可以完成地形圖的繪制。GPSˉRTK技術(shù)對(duì)點(diǎn)位之間的通視沒(méi)有要求，同時(shí)也減少了人工的投入，大幅提高了測(cè)圖效率。

3.3 GPSˉRTK測(cè)量技術(shù)在大型水工建筑物的變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

水利工程是一項(xiàng)系統(tǒng)性和復(fù)雜性極強(qiáng)的工程項(xiàng)目，實(shí)地地形、地貌、地址特點(diǎn)情況復(fù)雜易變，大型水工建筑物在運(yùn)行一段時(shí)間后受水的壓力、地基的自然沉降等，建筑物會(huì)發(fā)生一定的形變與沉降，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑物發(fā)生的形變，就可能就會(huì)引起安全事故。與傳統(tǒng)測(cè)量方案相比，GPSˉRTK測(cè)量的優(yōu)勢(shì)較為突出，只需要將GPS裝置固定在對(duì)應(yīng)的測(cè)量表面，不需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行讀數(shù)，與通訊系統(tǒng)相結(jié)合，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)直接獲取三維數(shù)據(jù)，把觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)回服務(wù)器，通過(guò)軟件就能直觀分析出建筑物的形變情況。不用再長(zhǎng)期耗費(fèi)人工觀測(cè)去監(jiān)測(cè)建筑物的形變。GPSˉRTK可以長(zhǎng)期不間斷地監(jiān)測(cè)，能提供大量觀測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)精度高，觀測(cè)方便，反饋及時(shí)，對(duì)大型水工建筑物的變形監(jiān)測(cè)起到很好的作用。

3.4 GPSˉRTK測(cè)量技術(shù)在水下地形測(cè)量中的應(yīng)用

在水利工程建設(shè)中進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要按照現(xiàn)場(chǎng)情況確定當(dāng)前的測(cè)量方案，由于水下地較為復(fù)雜，并且不易到實(shí)際位置進(jìn)行測(cè)量，故測(cè)量難度較大。如果仍然采取傳統(tǒng)的測(cè)量方案，不僅會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間，也會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果的準(zhǔn)確性無(wú)法得到充分的保證，甚至是還會(huì)引發(fā)一系列的情況。用GPSˉRTK技術(shù)與計(jì)算機(jī)、測(cè)深儀相互配合，在特定的測(cè)量船上沿著測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行坐標(biāo)定位與深度測(cè)量。之后利用設(shè)備自動(dòng)化獲取對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，錄入計(jì)算機(jī)中，自動(dòng)生成水下地形圖。利用GPSˉRTK技術(shù)有效減低工作難度，節(jié)約了測(cè)量的時(shí)間與成本，也提升了測(cè)量的精度。

4 在水利工程測(cè)量中采用GPSˉRTK技術(shù)需要注意的問(wèn)題

4.1 布設(shè)控制網(wǎng)應(yīng)遵循的原則

在進(jìn)行水利工程測(cè)量時(shí)，布設(shè)控制點(diǎn)的位置因選在交通較為便利，周?chē)系K物較少，視野比較開(kāi)闊的區(qū)域，在交通便利的位置設(shè)計(jì)控制點(diǎn)，就可以使測(cè)量人員便于運(yùn)用聯(lián)測(cè)法開(kāi)展大面積的測(cè)量工作，其測(cè)量工作的效率和效果將會(huì)得到有效提升。另外，所布設(shè)控制點(diǎn)的地面基礎(chǔ)一定要堅(jiān)固，能夠很容易及時(shí)找到，以便進(jìn)行下次測(cè)量，同時(shí)要保存好控制點(diǎn)的具體位置。測(cè)量點(diǎn)要選在200m以?xún)?nèi)沒(méi)有功率大的無(wú)線電發(fā)射源區(qū)域，要使測(cè)量點(diǎn)選在距離大于等于50m的高壓線區(qū)域內(nèi)，以此減少高壓線對(duì)GPS信號(hào)的運(yùn)作影響。同時(shí)測(cè)量點(diǎn)還應(yīng)避開(kāi)大面積水域的位置上，這樣做的目的是為了避免出現(xiàn)各種路徑效應(yīng)。同時(shí)要盡可能地選擇舊的測(cè)量點(diǎn)，這樣能夠更好地保障其所獲得的數(shù)據(jù)的完整性和穩(wěn)定性，更高效地開(kāi)展測(cè)量工作。并且還要在GPS網(wǎng)點(diǎn)上鋪設(shè)標(biāo)志性的標(biāo)石，要使標(biāo)石更加穩(wěn)定長(zhǎng)久，埋設(shè)好標(biāo)石之后做好標(biāo)記更新其選點(diǎn)網(wǎng)圖。同時(shí)也要選擇好最佳的觀測(cè)時(shí)間段，劃分好觀測(cè)區(qū)域，可以適當(dāng)?shù)夭扇》謪^(qū)觀測(cè)措施。

4.2 GPSˉRTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行外業(yè)測(cè)量需要注意的要點(diǎn)

在運(yùn)用GPSˉRTK技術(shù)實(shí)際到野外進(jìn)行觀測(cè)的時(shí)候，進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)操作前期，需要按照科學(xué)規(guī)范的操作流程來(lái)保證其安全性，也要記錄和保存好機(jī)載儲(chǔ)存器中的數(shù)據(jù)信息。同時(shí)在進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)時(shí)，還要定期地做好備份處理，在進(jìn)行測(cè)量計(jì)算時(shí)還可以采用平差方式對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，達(dá)到連續(xù)同步測(cè)量的要求，這樣才能夠使GPS測(cè)量技術(shù)更加智能化和自動(dòng)化。

在運(yùn)用GPSˉRTK技術(shù)實(shí)際觀測(cè)的時(shí)候，水利工程測(cè)量部門(mén)還需制定出科學(xué)合理的觀測(cè)技術(shù)指標(biāo)，以及科學(xué)合理的觀測(cè)規(guī)范行為，以保障測(cè)量人員能?chē)?yán)格地按照規(guī)范開(kāi)展測(cè)量工作，避免其因觀測(cè)行為的不合理和不規(guī)范，對(duì)觀測(cè)結(jié)果產(chǎn)生不良的影響，最大限度發(fā)揮出GPSˉRTK測(cè)量技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為水利工程的建設(shè)提供高的效率和高的質(zhì)量。

4.3 選擇高素質(zhì)與高能力的測(cè)量人員

為將GPSˉRTK技術(shù)真正高效地運(yùn)用到水利工程測(cè)量工作之中，工程部門(mén)應(yīng)正確認(rèn)識(shí)到測(cè)量人員工作能力的高低會(huì)影響到測(cè)量工作的開(kāi)展，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)測(cè)量人員的選拔，使所選拔的測(cè)量人員都能正確地認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)與GPSˉRTK技術(shù)的不同，以及GPSˉRTK技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，改變傳統(tǒng)的測(cè)量理念和方式，嚴(yán)格地按照GPSˉRTK技術(shù)的要求開(kāi)展測(cè)量工作，從根源上消除測(cè)量人員的陳舊測(cè)量思想，避免無(wú)法有效運(yùn)用GPSˉRTK技術(shù)開(kāi)展測(cè)量工作的不良問(wèn)題。而且工程部門(mén)還需注意對(duì)測(cè)量人員進(jìn)行培訓(xùn)和管理，避免其對(duì)GPSˉRTK技術(shù)掌握不到位而機(jī)械化地運(yùn)用GPSˉRTK技術(shù)開(kāi)展測(cè)量工作，通過(guò)對(duì)其培訓(xùn)，使其能熟練與高效地運(yùn)用GPSˉRTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問(wèn)題靈活地應(yīng)對(duì)與解決測(cè)量問(wèn)題，以保障GPSˉRTK技術(shù)的運(yùn)用價(jià)值。并通過(guò)嚴(yán)格地管理其測(cè)量工作，使其不會(huì)出現(xiàn)為了謀取自身利益而不負(fù)責(zé)地開(kāi)展測(cè)量工作的不良現(xiàn)象，使其能真正融入測(cè)量工作之中，做好自己的崗位工作，使GPSˉRTK技術(shù)測(cè)量在水利工程應(yīng)用中得到有效保證。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在水利工程測(cè)量工作中，合理地運(yùn)用GPSˉRTK技術(shù)，是確保其測(cè)量精度與效果的重要前提。水利工程部門(mén)應(yīng)認(rèn)識(shí)到GPSˉRTK技術(shù)的各種應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)，明確其測(cè)量步驟和測(cè)量方法，注意運(yùn)用其在開(kāi)展測(cè)量時(shí)的問(wèn)題，以將GPSˉRTK技術(shù)高效地運(yùn)用到水利工程的各個(gè)環(huán)節(jié)的測(cè)量工作之中，以高精度的測(cè)量數(shù)據(jù)和高效率的測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)，使水利工程能得到高質(zhì)量的建設(shè)，更加安全高效地投入使用與運(yùn)行中。