GPS—RTK技术在水利工程测量中的应用

发表时间:2018/4/26   来源:《防护工程》2017年第36期   作者:张源
[导读] GPS技术目前已经在全球各领域中得到了广泛应用,RTK技术也在水利工程测量中发挥出了非常关键的作用。
湖南水利水电职业技术学院  湖南省  410000
  摘要:GPS技术作为一种全球卫星定位技术,不仅具有非常精密的三维导航能力与全球定位能力,同时还具有非常高的抗干扰性与保密性,RTK(实时动态差分法)是GPS技术中一种较为常用的测量技术,由于GPSRTK技术在实际应用中存在较高的潜力,所以在水利工程测量领域中应用对于测量工作的顺利进行可以起到重要作用。很多水利工程都建设在相对偏远的地区,这无疑为水利工程测量工作带来了非常大的困难,将GPSRTK技术应用于水利工程测量中,可以使工程测量精度得到显著提高,其工程应用价值非常高。
  关键词:GPS—RTK技术;水利工程;工程测量
  
  
  一、GPS—RTK技术工作原理
  GPS技术目前已经在全球各领域中得到了广泛应用,RTK技术也在水利工程测量中发挥出了非常关键的作用,可以为实际工作提供测量控制点坐标系的三维定位结果,按照该结果可以精确到厘米级。GPS技术为RTK技术提供了重要基础,二者在工程实际应用中均发挥着重要作用。RTK技术以观测载波相位值为基础进行实时动态定位,它有效结合了GPS技术与数据传输技术,可以为坐标系中观测点提供三维定位结果。通常情况下RTK测量系统是由流动站接收机、基站接收机及数据链三部分组成的,利用该项技术进行测量,需要由流动站GPS接收机采集信息,然后由GPS接收机接收基准站发出的信号,对这些数据进行计算和处理,并采用整周模糊度求解技术对测量数据进行求解、处理,最终获得精确度达到毫米级的数据。
  二、水利工程测量主要内容及其特点?
  水利工程测量主要是为水利工程建设服务提供专业化的测量,是工程测量学的内容。河道管理、通航、过鱼、水力发电、污水处置等具备特殊功能的水工建筑物,其大部分都是以多样化的组合形式构成不同的水利工程。在实际发展中,水利工程具备以下特点:?
  1、种类较多。与水相关的工程都可以归类到水利工程当中。?
  2、技术多变。水利工程建设包含了气象、水文、地质以及机械、自动化等学科知识,是一项有高技术含量、多种专业知识的系统工程。?
  3、影响范围大。一个大的水利工程不但需要对其自身建设工作所在区域的经济发展和城市建设产生影响,还会对湖泊、周边的生态环境、景观设计等内容构成影响,同时也会改变地方的气候特点。因为这些影响在实际发展中存在双面性,此时就需要施工人员在设计过程中加大对影响的评估和研究。?
  三、GPS-PTK技术在水利工程测量中的作用?
  RTK技术整合了GPS技术和数据传递技术,突破应用的GPS测量技术。这一技术是结合载波相位观测数值的实时动态定位技术,有助于为水利工程提供测站点在明确位置中的三维定位信息,最终获取精准到厘米级的信息。GPS-RTK技术中包含了基准站、流动站以及信息传递系统等内容,工作基础原理就是在设计好基准站和移动站后,同时接受五克以上的相同卫星实施载波相位观测基准站,在实施载波相位测量工作的过程中,结合数据链发射测站坐标、数值以及卫星的跟踪情况实施工作。流动站在接受全球定位信息实施载波相位观测的过程中,还要通过数据连接获取基准站提供的信息数据,及时计算获取基准站的基线向量,且结合已经设计的转变数据和投影方案获取流动站的区域坐标。
  四、GPS-RTK测量的类型
  1、临时基站RTK测量
  作为一种常用的测量类型,临时基站RTK测量技术的有效应用,可以获得精确度较高的测量数据。当然,前提是要有效地设置临时基站进行RTK测量。具体做法如下。
  1)基准站的观测点位选择和系统设置。基于以往的测量经验,可以确定测站位置的选择对观测数据质量和无线电传播有一定的影响。为了避免测量工作受到负面因素的影响,应科学地选择基准站的观测点位并合理地设置系统,即根据工作任务慎重选择基准站的观测点位。

还要按照相关标准化要求,科学地建立项目和坐标管理系统、选择适合的GPS-RTK工作方式、准确输入基准点坐标等。
  2)流动站GPS的设置。因流动站GPS能接收基准站的信号,所以在测量过程中,流动站GPS是非常重要的组成部分。相关工作人员应按照相关要求合理地设置流动站GPS,即对流动站电台频率、GPS-RTK工作方式、项目和坐标系统等方面予以良好的设置。
  3)中继站电台的设立。对于中继站电台的设立也不能忽视,需要相关工作人员按照标准要求,合理地设立。
  2、网络RTK测量
  所谓网络RTK测量,是利用基准站的载波相位观测数据,与流动站的观测数据进行实时差分处理,并解算整周模糊度。与临时基站RTK测量有很大的不同,网络RTK测量不需要架设基准站,只要保证相关技术充分发挥作用,就可以使其具有较高的适用性。
  五、GPS—RTK技术在水利工程测量中的应用
  1、控制测量
  因农田水利工程建设的位置比较偏远,地形比较复杂,若利用传统的导线测量或水准测量等方法进行工程测量,很容易受到地理条件、气候条件等因素的影响,而且测量数据不精准,相应的水利工程建设也会受到影响。但基于GPS-RTK技术的水利工程测量,只需要利用GPS对测量对象予以定位,在此基础上确定4个以上高等级控制点,即可利用RTK技术精准测量。
  2、地形测量
  为了保证农田水利工程具有较高的适用性,在进行水利工程建设的过程中也会进行现场选址,即根据高程坐标等数据进行参考与分析,进而确定最佳位置。将GPS-RTK技术应用于地形测量中,可以快速地定位和确定坐标,并利用RTK技术实时动态测量,获得小片地形的数据,使之可以作为选址的重要依据。
  3、断面测量
  一些农田水利工程的建设,往往需要测量纵横断面图,进而准确地计算土石方量,为制定施工预算计划和施工方案提供依据。但是,借助以往的测量方法进行水利工程纵横断面测量,容易出现较大的误差,导致土石方量不准确,进而给施工成本控制和施工作业带来一定的影响。若将GPS-RTK技术应用于断面测量中,可以在RTK手薄中输入设计线形,以便施工人员实时提供渠道纵向、横向断面,进而准确设置渠道的桩号到中线的距离,为标准化、合理化的施工作业创造条件。
  六、GPS—RTK技术测量质量的保障措施
  1、误差控制措施
  随着近年来GPSRTK技术在水利工程测量领域中的应用越来越广泛,测量误差问题也开始出现,一旦应用GPSRTK技术测量时出现误差,应从GPS技术的角度着手进行误差控制,若卫星出现了错误,GPS将会出现轨道误差,通常情况下水利工程测量中这种误差对测量值的影响是比较小的,甚至可以忽略不计。应用RTK技术测量的过程中,若使用的天线出现了相位变化,这种情况下很容易会出现测量误差,这种情况下仅需校正天线即可实现误差控制。
  2、提高工程测量质量的对策
  要想提升水利工程测量质量,通常应从RTK技术着手,其中最常见的就是已知点检核比较法,该方法利用RTK技术测出测量点,然后以该点的三维坐标为基础,对这些坐标点进行比较检核,确定测量过程中误差的存在,然后采取措施进行控制。同时,重测比较法的应用也可以提升工程测量质量,该种方法是指确定精度较高的控制点,并对已经测量过的RTK进行再次测量,对比原始数据与新数据,从中发现问题的所在,并利用有效措施进行解决。除此之外,还可以利用电台变频实时检测等方法提升工程测量质量。
  结束语?
  总而言之,在水利工程测量工作中应用GPS-RTK技术,有助于解决以往测量工作的问题,提升测量工作的效率和质量,并在技术不断优化的过程中,保障水利工程测量工作获取信息数据的有效性,从而创造更为宽阔的发展空间,为水利工程建设工作提供保障。?
  参考文献:
  [1]向垂规.GPS-RTK技术在水利工程测量中的应用[J].贵州水力发电,2015,24(06):40-42.?
  [2]秦宏鑫.GPS-RTK在水利工程施工测量中的应用[J].建筑知识,2016,(10):03-17.
  
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