GPS-RTK技术在水利工程测量中的应用
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作者: 陆晓
【摘要】GPS-RTK作为一种工程测量手段，可以实现控制测量、碎部测量、工程放样和数字化成图等测绘工作一步到位。本文浅谈GPS-RTK技术在水利工程测量中的应用。
【关键词】GPS-RTK技术；水利工程；测量；应用
一、GPS-RTK 技术应用中的特点
（1）定位精度高：GPS高程测量观测时要充分考虑影响GPS测量精度，目前的GPS可以保证在动态的情况下可以在几分钟内就很容易达到±10mm～±20mm的定位精度，这完全可以满足水下地形点的平面位置精度要求。同时在50km以内的基线上相对定位精度可达1×10-6～2×10-6，100km～500km可达10-6～10-7，1000km以上可达10-9。（2）加密控制点：进行准确测量首先要做控制测量，平均每天可测量30～40个加密控制点，效率较高，操作简单方便。（3）准确测量施工放样：利用RTK随机软件中放样的功能进行点、直线、曲线放样测量。
二、测量误差分析
1．GPS接收机误差。一般说来，GPS接收机为TOPCONHIPER双频接收机。该接收机的静态测量平面精度为：3mm+1ppm×D(基线距离)。RTK的测量平面精度为：10mm+1.5ppm×D(基线距离)。
2．RTK测量误差及其确定。静态GPS点是在测量区域内按照大致每5km一个布置，在下一步工作中，影响RTK测量点的精度主要有以下几个方面：（1）基站架设的对中误差m站；（2）GPSRTK接收机标称精度m标；（3）GPS解算软件的解算精度m解；（4）测量对中杆的对中误差m对。水准器分圆水准器和管状水准器。圆水准器内部是一个球面，球面的顶点为圆水准器的零点，水准器的分划以零点为圆心的同心圆。它的球面半径比较小。管水准器的内壁是一个半径很大的旋转弧面。管内注有冰点低，流动性强，附着力小的液体，外表刻有2mm的分划线。衡量水准器的精度指标是圆弧面上的2mm所对应的圆心角角度。使用的基座和对中杆均是圆水准器，它的指标精度t=8分。基座是光学对中，根据几何关系，指标精度对对中的影响就是对中的视线偏离铅垂线角度为8分。那么它对基站对中的影响m站就可以推算出来：根据三角函数：m站=Hi×tan(8′)，Hi：仪器高，一般为1.5m。m站=1500×tan(8′),m站=3.49mm。对中杆对中误差m对：m对=Ht×tan(8′)，Ht：杆高，一般为2.0m，m对=4.65mm。
3．GPS-RTK接收机标称精度m标。在实际作业中，一般比较远的作业半径为5km，根据GPS标称精度，可以推算GPS本身误差。m标=10mm+1.5×5000000/1000000，m标=17.5mm
4．GPS解算软件的解算精度m解。软件解算精度是随观测时间变化，时间越长，解算的精度越高。一般选择平面解算精度低于3mm，就自动保存测量数据。m解=3mm。
5.RTK测量点的精度确定根据误差传播定律：
m2测=m2站+m2标+m2时+m2解，m2测=3.49×3.49+17.5×17.5+4.65×4.65+3×3，m2测=349.05，m测=18.7mm。
所以，RTK测量点位在距离基站5km时的测量精度为18.7mm。根据作业距离，估算点位精度、相对基站的相对精度、相邻最弱点点位精度和最弱相邻点边长相对中误差如下表(表1)。其中，最弱相邻点边长相对中误差是按250m计算(在水利水电工程测量规范中，测量1：1000的地形图，测量五等导线的长度为250m)。
表1估算点位精度、相对基站的相对精度、相邻最弱点
点位精度和最弱相邻点边长相对中误差
三、测量应用实例
（1）测区概况。该水利工程以防洪、灌溉及城乡供水、发电为主，兼顾航运，并具有拦沙减淤等综合利用效益，属准社会公益性项目。该水下测区河道曲折，两旁山形相对平缓，水线两旁五十米区域为弃土或鹅卵石无茂密植被。除个别地方外对RTK作业无大的影响。将GPS-RTK技术水利工程的施工测量中，使测量内外作业一体化，数据获取及处理自动化，测量过程控制和系统行为智能化，解决偏远地区水利工程施工测量困难的问题，同时通过施工测量监理，能够及时进行测量质量检查工作，确保测量成果的正确性。（2）确定转换参数。为保证转换参数的精度，共加进5个高等级GPS控制点(A，B，C，D，E)，通过多种点的匹配方案，选择残差较少、精度较高的一组参数为最终启用参数。（3）工程应用及定位精度比较分析。工程控制测量和放样测量均采用RTK作业。相邻观测点间全站仪实测距离和RTK实测距离进行抽样检查。由于采用了残差较小的参数控制文件，正式工作之前检测已知点，观测时利用带对中杆的三角支架作业，提高了观测精度。
参考文献
[1]尹景伟．浅谈GPS-RTK技术在水利工程测量中的应用[J]．江苏水利．2007
[2]卢萍．GPS-RTK技术在水利工程放样中的应用[J]．水利电力机械．2007
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