GPS-RTK技术在水利工程测量中的应用
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【摘要】结合GPS全球定位系统技术和RTK测量技术的发展趋势，分析了GPS-RTK技术的基本原理和特点，讨论了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
随着国民经济的迅速发展，国家和地方政府对水利工程建设的投资力度不断加大，每年都有大批水利工程需要建设。而多数水利工程都处于偏远地区,高等级测量控制点极少,给水利工程施工测量带来很大的困难。由于全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK（Real Time Kinematic）测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。RTK测量技术因其精度高、实时性和高效性，使得其在测绘中的应用越来越广泛，成为目前最先进的技术设备和最经济的测量方法,在很大程度上提高了工作质量和效率。
1 GPS-RTK技术的基本原理
实时动态(RTK) 测量系统，是GPS 测量技术与数据传输技术的结合，是GPS 测量技术中的一个新突破。RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。GPS-RTK系统主要由基准站、流动站和通讯系统三部分组成。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成，它是实现实时动态测量的关键设备。GPS-RTK系统的基本原理：在基准站和流动站都设置好后,同时接收五颗以上的相同卫星进行载波相位观测，基准站在跟踪载波相位测量的同时通过数据链将测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态发射出去；流动站在接收GPS卫星信号进行载波相位观测的同时,还通过数据链接收来自基准站的信息,实时解算出相对于基准站点的基线向量,并通过已知设置的转换参数及投影方法计算出流动站的地方坐标。
2 GPS-RTK技术的特点
GPS-RTK 测量技术除了具有GPS 测量的优点外，同时它还具有观测时间短，能实现坐标实时解算的优点，从而可以提高生产效率。GPS-RTK 技术还能实时动态定位，如果采用快速静态测量模式，在十五千米范围内，其定位精度可控制达一至二厘米内。它可用于工程控制测量。RTK测量系统的开发成功，为GPS 测量工作的可靠性和高效率提供了保障，这对GPS测量技术的发展和普及，具有重要的现实意义。
3 GPS-RTK技术在水利工程测量中的应用
3.1 加密控制点的测量
众所周知,要进行某项测量首先要做控制测量，由于水利工程多位于偏远地区,已知高等级控制点很少,常规的控制测量方法是测距仪导线和三角网测量,测量精度受到很多条件限制,且工作量太大。而用GPS-RTK加密测量控制点则很简单,只需在测区十五千米范围内有三个以上且包含测区的高等级测量控制点即可,操作简单方便,平均每天可测量三十至四十个加密控制点,效率较高。
3.2 水下地形测量
水利工程测量最难的是水下地形测量,水下地形复杂,人肉眼又看不见,水上作业条件差,水下地势的准确性对水利工程建设十分重要,水下地形测量传统的测量方法大多采用六分仪、三杆分度仪、全站仪配合测深仪,其缺点是精度不高,测区范围有限,工作量大,人员配置多等。随着GPS-RTK技术在测量中的快速发展,水下地形测量也得到了广泛的应用,主要有:徕卡GPS530动态GPS、中海达数字单(双)频测深仪、海洋测量软件等。GPS进行水下地形测量的步骤式:将GPS、测深仪和笔记本电脑连接成一起,导航软件对测量船进行定位,并指导测量船在指定测量断面上航行,GPS和测深仪将实时测得数据导入笔记本电脑,由海洋测量软件处理生成水下地形图或导出*.dat文件,再由南方测绘cass7.0地形地籍成图软件绘制水下地形图。从几年测量结果来看,GPS在水下地形测量的应用,大大提高了测量的精度,减少了工作量,缩短了工作周期,并且输出的数字化的水下地形图为今后地理信息系统的建立和管理创造了有利的条件。
3.3 施工放样测量
利用RTK随机软件中放样的功能进行点、直线、曲线放样功能,进行施工放样测量。输入设计好的已知坐标作为参考点和目标点,流动站实地所在位置的坐标作为修正点,电子手簿屏幕上的图形显示出实地待定点相对于目标点所偏移的距离,按照指示移动流动站,直到满足所要求的精度。也可用来寻找已知坐标点,找寻坐标已知的坐标点的方法和上述方法一致。
3.4 数字化地形图测量
利用RTK快速定位和实时得到坐标结果的特点,在一定的测量环境中可以进行地形测量。地形点的测量可以在数据采集的功能下进行,也可以根据现场地形的实际情况进行测量设定,采集完的地形点经过成图处理,生成数字化管道地形图。地形点的采集可以单人作业,极大地节约了人力和时间。
3.5 利用RTK进行“三防”设施GIS数据的采集
根据不同GIS平台要求,RTK在数据采集时可以将“三防”设施不同的施测点的属性加进去,对应于每个点的三维坐标,再进行一定的数据处理,可以生成适应GIS平台数据格式要求的基础资料数据库,并易于修改和完善。
4 结语
全球定位系统技术和实时动态测量技术的相结合，加快了测绘的发展，扩大了测绘的工作范围和精确度。尤其GPS-RTK测量技术在水利工程测量中的应用，为现阶段的水利工程建设作出相当大的贡献，值得工程测量人员好好思考，为以后进一步做好测绘工作奠定基础，同时我们在工作中要合理地分析在使用GPS-RTK技术作业过程之中遇到的问题，不断改进和解决，挖掘GPS-RTK技术在水利工程中潜在的应用，更大层次去提高测绘结果的可信度，提高工程测量效率和质量，更好地将GPS-RTK技术服务于水利工程测量当中。
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