关于RTK技术在农田水利工程中的应用分析

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　　摘 要：进入新世纪以来，卫星定位测量技术得到了非常迅速的发展，各种新型GPS应用方式层出不穷，RTK技术就是其中之一，RTK技术的出现是GPS应用的里程碑之一，显著提高了各种地形测量、工程绘图等工作的效率。对于农田水利工程而言，将RTK技术应用于农田水利工程中也可以有效提高测量定位效率，促进农田水利工程的发展。在这种背景条件下，文章对RTK技术在农田水利工程中的应用做出了详细分析，对RTK技术的定义、使用方法、具体应用方式和注意事项等方面内容进行了论述，目的在于提高读者对于RTK技术的认识，明确RTK技术在农田水利工程中的应用方法，以供参考。
　　关键词：RTK技术；农田水利工程；应用与进步
　　中图分类号：TV221 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）19-0176-02
　　Abstract： Since the beginning of the new century， satellite positioning measurement technology has developed very rapidly， a variety of new GPS applications emerge endlessly， and RTK technology is one of them. The emergence of RTK technology is one of the milestones of GPS application. It has significantly improved the efficiency of all kinds of topographic survey， engineering drawing and so on. For farmland and water conservancy projects， the application of RTK technology in farmland water conservancy projects can also effectively improve the efficiency of measurement and positioning and promote the development of farmland water conservancy projects. In this context， this paper makes a detailed analysis of the application of RTK technology in farmland and water conservancy project， and discusses the definition， application method， concrete application mode and cautions of RTK technology. The purpose of this paper is to improve the readers' understanding of RTK technology and clarify the application method of RTK technology in farmland and water conservancy project.
　　Keywords： RTK technology； farmland and water conservancy project； application and progress
　　1 RTK技术基本介绍
　　（1）RTK技术定义与优点。RTK技术是指Real-time kinematic即实时动态载波相位差分技术，是能够对两个不同的测量站所测得的载波相位观测量进行实时联合处理的差分方法，RTK技术是一种出现时间较晚的新型卫星定位测量方法。与传统的GPS测量方法相比，RTK技术的测量速度和精度都得到了相当大的提升，在传统的GPS测量工程中，如果想得出高精度例如厘米级的测量结果就必须要在测量步骤完成后进行进一步的计算和总结，无法获得实时结果，但是在使用RTK技术测量时，通过实时的差分定位能够在野外测量现场随着测量过程即时得到高精度的测量数据。因此RTK技术显著提高了野外测量工作的测量精度、测量速度以及工作和分析效率。
　　（2）RTK技术的工作原理。RTK技術的工作过程可以分为两个部分：实时动态载波相位差分过程与坐标转换过程。a. 实时载波相位差分。载波指的是进行特殊调制之后的高频电磁波，电磁波类型为周期性正弦电磁波；相位是对电磁波信号波形变化的程度，其单位为弧度，在使用载波相位进行距离测量时，对电磁波的相位进行周期测量，研究其变化程度，如果想求某点与基准点的距离，在波形相位图上寻找到这一点，测量出其与基准点的相位差，再结合电磁波的频率就可得出具体的距离，使用载波相位进行测距，无论是测量精度还是效率都很高。在进行传统的GPS测量时，一般采用两台或者多台GPS接收机，对目标进行同步观测，在观测完成后将所有观测结果进行差分测算，原因在于如果只使用一台机器进行分析很可能会受到机器故障等因素的影响而出现误差。RTK测量延续了这一方法，与GPS测量的区别在于RTK的差分测算过程是随着数据的观测而进行的即时测算，在基准站和流动观测站设置两台或者多台信号接收机进行同时观测，通过对两个站的信号进行差分测算从而确定具体位置情况。b. 坐标转换。得到位置数据之后并不意味着工作结束了，要想将这些数据投入具体应用还需要进行坐标转换工作使其转换为我国使用的地理空间空间坐标系。GPS系统应用的地理坐标系为WGS84坐标系，原点位于地球质心，之前我国所使用的地理空间坐标系为54年北京坐标系和80年西安坐标系，这两种坐标系的原点位于我国，因此适合我国的测量工作，从2008年4月开始获批启用2000国家大地坐标系，2018年7月1日起全面使用2000国家大地坐标系，因此存在着各种坐标数据的转换、衔接过程。一般的转换方法为立体分步转换法，将测得的平面数据与高度高程数据分开，转换类型分为三参数、四参数、七参数和拟合参数。 　　2 RTK技术在农田水利工程中的应用优点
　　RTK技术的综合程度和科技化程度很高，RTK技术是一种具有综合数据处理能力的技术，在数据的转换、处理和储存时都拥有非常高的效率，并且由于自身的数据计算和转换能力强大，在使用时也非常简便易操作。例如，在进行工施工现场放样工作时，传统的工作方式例如全站仪边角放样法需要的步骤很多，并且操作难度较大，除此以外还需要按照很多其它的条件来开展工作，例如需要多人一起进行操作等，这就导致了传统的施工放样工作效率低下。但是使用RTK技术之后，RTK测绘器会结合输入的坐标数据对目标进行标示说明，从而大大提升了工作效率和准确度，并且不再需要多人一起操作，节省了人力和物力。RTK技术在刚刚诞生时也存在一定的缺陷，例如基准站校正数据时的有效作用的范围是有限的，如果基准站和流动站之间的距离过远，即使经过了差分运算之后，所得到的处理数据的误差也是相当大的，导致最终的结果精确度过低，因此刚刚诞生的RTK技术测量距离普遍较短，在网络RTK技术诞生之后，多站测量网络出现，因此RTK技术的测量精度大大提升，直至今日，RTK技术已经发展的较为成熟，因此在开展农田水利工程建设时可以放心使用。
　　3 RTK技术在农田水利工程中的具体应用方式
　　（1）农田水利工程放样方面。在上文内容中已经对RTK技术在农田水利工程放样方面的应用进行了简单叙述，通过RTK技术进行农田水利工程放样时的主要过程是将工程计划中的预定坐标数据输入RTK测距仪，通过分析后直接获得放样的地点坐标。例如，在进行农田浇灌水利工程的建设时，河岸两边通常会存在植被等遮挡物，如果使用传统测距方式，测定完毕之后按顺序放置好标记，标记很容易被遮挡物所遮盖从而无法判断具体的位置和施工点。而使用RTK技术之后只需要得到应有数据，根据RTK测距仪和流动站的指引就可以对预定地点进行挖掘，地面的植被遮挡物的影响是可以忽视的。
　　（2）农田水利工程加密控制点方面。农田水利工程的地形图测量工作中，加密控制点的测量是重要内容之一，通过加密控制點测量能够将已知控制点测量不到的地方纳入探测方位，从而将测定区的全部的地形都测量出来。在进行加密控制点的测量工作时，之前的传统测定方法有较多的限制条件，要在这些条件约束范围之内测量出加密控制点需要使用非常多的时间，并且过程也较为复杂，使用RTK技术进行测量则会在最大程度上获得便利。例如在许多供水与农田水利工程的建设时经常需要进行大范围的分散点和断联点地形测量工作，这些点的距离较为分散，如果使用传统导线测量等方式来测量加密控制点，不仅工作总量大，工作难度也较大，而使用RTK技术则会改善这一状况。使用RTK技术进行农田水利工程加密控制点测得工作时首先要对测量区域内的主要GPS点进行确定，将GPS点进行坐标转换，通过这种方式所得的测量数据精度一般都很高，误差范围能约束在毫米级。要特别注意的是，在开展农田水利工程时，绝大多数工程的测定区域的面积都是比较大的，而信号能接收到的范围是一定的，因此使用RTK技术时为了确保测量精度最好适当设置多个基准站，确定合适的位置假设多次基准站，并与流动站进行连接，之后进行测量。
　　（3）农田水利工程地形图测量方面。在以往的农田水利工程地形图测量工作时，要想成功完成工作需要满足的条件很多，包括合适的气候条件、大气能见度条件，如果通视条件不良好则无法正常进行地形观测和数据测量，并且在不同的季节也需要采用不同的观测方法，因此测量的复杂程度较大，限制条件较多。而将RTK技术运用到农田水利工程的地形图测量工作中，不仅对气候和能见度条件的要求低，在通视度方面也焕然一新，RTK观测中不需要肉眼通视度观测，而是采用电磁波进行通视观测，因此只要待测地形满足电磁波通视条件就可以正常进行作业，作业的难度低，限制条件也少，优势巨大。
　　在使用RTK技术进行农田水利工程地形图测量时，为了维持测量的精度要注意设置重复组，例如在对水渠进行测量时要选取多个地形断面进行测量，并且对每一组断面进行多次测量，通过这种方式来减少设备和人工操作时产生的误差。在测量时只需要一名工作人员即可，让此工作人员携带仪器在待测地形点进行停留并输入特征编码，在所有地形点上重复完这一过程之后通过软件就能生成所需地形图。
　　（4）需要注意的问题。在使用RTK技术进行农田水利工程测量时，很多测绘地点是较为偏远的，这里的偏远指的是与城市的距离过远，在之前没有太多的测绘数据基础参考，并且在测绘地周围缺乏足够的高程点，整体条件无法完全满足RTK技术的使用条件，不能提供建站的基本信息，因此在进行工作时为了能让RTK技术起到应有的作用，要对作业进行相应的调整。例如可以将RTK测绘的作业半径进行调整，如果测绘面积过大可以将测绘地点分成多个区块进行分别测量。
　　此外在架站时还有一些基础事项需要进行注意，例如架站时要分清电瓶的正负极，架设完成之后要根据设备上的指示灯来正确判断设备的运行情况和站点的状态，在使用文件时要注意文件的顺序和后缀名类型等。
　　RTK技术与传统的测绘技术相比还是一种较为新兴的技术，因此拥有广阔的发展空间，相信随着科技的发展，RTK技术的操作会越来越简便，更有利于农田水利工程的开展。
　　4 结束语
　　随着改革开放的不断深入进行，我国各项科学技术得到了迅速的发展，卫星定位测量技术和测绘技术的发展尤为迅速，其中，RTK技术是应用程度最广、效率最高的新型GPS应用测量技术之一。对农田水利工程而言，RTK技术的出现也明显提升了水利工程测量的精准度和简洁程度，不仅可以节省测量工作的人力物力，还能提高测量结果的准确程度。本文从RTK技术的定义、工作优点、工作原理、具体应用方式等方面对RTK技术在农田水利工程中的应用进行了分析，希望能为读者提供一定的启发性作用。
　　参考文献：
　　[1]张立国.RTK技术在农田水利工程中的应用[J].民营科技，2016（04）：216.
　　[2]李丙刚.RTK技术在农田水利工程中的应用实践[J].中国水运（下半月），2014，14（01）：226-227.
　　[3]张兴波，刘作慧.RTK技术在农田水利工程中的应用[J].黑龙江水利科技，2010，38（05）：205.
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