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摘要:社会高速发展的过程中,人类对于新兴技术的追求欲望与日俱增。现代化工程建设中,各类勘测工作的要求更是越来越高。GPS-RTK测量技术,便是一种新兴技术,为我国水利工程的发展建设提供了极大便利,使得部署工作愈发高效、精准,更不畏天气变化与地形恶劣等客观因素的影响,令工程质量得以保障。本文从GPS-RTK测量技术的相关概述入手,针对水利测绘中GPS-RTK技术运用进行平面剖析,再对该技术的局限性与成果质量控制进行分析,最后对GPS-RTK技术质量提升方面进行相关分析讨论,以推动水利工程快速发展为核心目的。
关键词:GPS技术; RTK技术; 水利测绘; 水利工程;
前 言:人类对于高端科技的追求永不会停歇,相对传统的水利测绘技术,如全站仪、水准仪、经纬仪等,其往往需要耗费巨大的人力、物力及时间。而今多转变为了新兴科技,如GPS、航空遥感等,这类高精尖测绘仪器与技术,将我国的水利测绘工程推入了新章程。GPS卫星定位系统技术操作方式简单,在水利工程测绘中启到了极大促进与激励作用,其能保持全天候监测的同时,实时得出厘米级别的准确数据。并且GPS-RTK技术无需通视,不受各种不良因素的影响,大大缩短了测绘工作的任务量及周期性。随着GPS-RTK技术的广泛应用,其信号得到极大改善,工程建设中对测量的精准度不断提出了更高要求,在技术优化层面上也更加重视。
1、GPS-RTK技术的相关概述
1.1GPS-RTK 的基本构成与技术测量原理
GPS-RTK系统主要由基站、流动站及通信系统构成。基站包括GPS接收机、GPS天线、电源、控制器及无线电通信发射设备等;流动站包括无线电通信接收设备、电源、控制器、GPS 天线及接收机等设备[10]。
GPS-RTK技术测量,主要是使用地面监控系统和空间卫星群完成测量工作。其测量原理是利用基准站的GPS接收机或无线电通信接收设备观测到卫星数据,通过数据通信链实时发出,在附近移动站GPS接收机在对卫星观测进行数据接收中,同时接受到来自基准站的电台信号,系统将两站所收信号进行实时基线处理,形成流动站格网坐标。系统无线电传输设备会将测得坐标数据传送至客户端,并通过其内置组件继续接收GPS数据,再次对数据进行实时修正处理,计算出精准度高的三维坐标,构建GPS基准网,最终获取到实施测量和设计的精准参数,具体步骤如图1所示[3]。
1.2GPS-RTK技术测量特点
1.2.1无惧通视难题
水利测绘拥有范围广、受限因素众多等特点,通视一直是水利测绘的难题。GPS-RTK技术主要利用空间卫星群和地面监控系统进行勘测工作,能够对水利工程进行全面且系统的测量,从根本上解决了这一重难点。另外,在选点上更加灵活,自由,满足测站上空旷就可达成测绘条件。
1.2.2测量精准度高
GPS-RTK技术可实现远距离测量,比如低于50 km 的定位精度可到12 × 10-6km,在100~500km基线上的精度在10-6~10-7km 之间[3]。在具体的测绘工作中,对各个测点数据的独立采集明显提高了数据的精准性与有效性,避免了累计误差的产生。
1.2.3测量时间较短
在GPS布控网络中,每个测站所需的观测时间在30~40min,观测时间相对较短。而水利工程中采取静态定位的方法时,还会缩短观测时间。
1.2.4可提供三维坐标
GPS-RTK技术作为先进测量技术,其不仅能精准测量整体观测站的平面方位,而且能获得观测站的大地高程,将立体、三维的空间坐标呈现在众人面前,令人折服不已。
1.2.5操作方法比较简单
GPS-RTK测量技术有极高的自动化程序,完全可由一人进行系统操作。工作人员只需将仪器对中整平,再记录测量仪器之高,启动工作电源,即可进行自动化操作。测量所获取的数据将自动录入处理软件中,得出测点最终的实际三维坐标。
2、水利测绘中GPS-RTK技术的相关运用
2.1关于加密控制点中的应用
水利工程的开展一般设置在山区或偏远地区,这就造成了已知高等级控制点的信息缺失,大大增加了水利测绘的难度。为了保证水利工程的顺利展开,便需要对现有的高等级控制点进行加密测量,然而因测绘地域形势复杂多变,使用三角网测或测绘仪等方法容易遭到外界多方影响,不仅影响水利测绘艰苦工作的进行,获得数据也并不精确,容易产生误差。而引进GPS-RTK技术进行水利测绘,则完全无需担忧上述棘手问题。在进行GPS-RTK技术测绘过程中,主要依靠“載波相位”技术完成实际的水利测绘工作。该技术可以无视对相应区域地形地貌等外界因素的干扰,只需在15km的距离内架设超过三个加密点即可[1],极大程度确保了测绘工作的照常进行及数据精准度。同时,大幅度减轻了相关工作人员户外测绘工作量,十分便捷。
2.2关于水利勘测中的应用
在水利勘测中,水下地形测量向来是一项不易之事,其相关数据信息对整个水利工程高质量与顺利展开奠定了基础,故此尤为重要。在传统的水利勘测中,主要使用三杆分度、六分仪、测深仪、全站仪等测量仪器共同完成。然而受到水流动、天气等各类影响因素,测绘工作运作难度大,测量精度欠佳。而利用GPS-RTK代替传统水利勘测设备,则是另一幅场景。在GPS-RTK技术进行复杂的水利勘测工作时,测绘分为静态测绘与动态测绘两个环节。其主要利用计算机、探测仪,如海洋测量软件、中海达数字单双频测深仪等,及GPS-RTK设备构建系统结合专业导航软件辅助,在水下进行地形地貌的全方位载波传递测量同时,在获取到水下各点精准数据后,录入计算机系统后,可以自动生成水下地形图。如此一来,不仅达到了水下测绘目标,还对整个水利工程的高质量开展提供了优良支撑。 2.3关于放样测量中的应用
在需要掌握测量项目的实际测量情况时,就需要对相关点及相关线路进行放样操作。在此过程中,测绘人员应格外注意中点坐标、各个静态网的坐标点和坐标范围,依托实际坐标对应的三维坐标进行相应转换。最终,将转换后的点输入GPS流动站进行进一步测量运作。GPS-RTK技术的放样操作,能保证测绘精度,但需要确保放样坐标与相关中心线之间合理的放置,因此要针对其关系与实地监测进行合理规划与布置,并不断实时校正,已获得更高的放样精准度。
2.4关于断面测量中的应用
依托GPS-RTK技术与手薄记录相互的方式,对水利工程中的断面进行数据采集整合,包括动态定位和静态定位。其既能直观体现展示断面具体形态与状况,又能准确得到断面的三维坐标数据。如此不仅大幅度降低了水利过程测绘工作的任务量,也为后期工程建设提供了精确的数据基数,为施工与未来工程发展提供了极大便利与理论指导。
2.5关于数字地形图绘制中的应用
GPS-RTK技术作为一种最新型测绘技术,在进行日常运转中需要大量测绘数据加以支撑。数字地形图的绘制目前有两种方法,第一,根据坐标特点利用GPS-RTK技术进行快速定位,而后在数据采集充分之下,足以完成地形的测绘勘测。第二,根据现场实际地形情况进行测量,经过数据处理成图,再将采集完毕的地形点形成最终数字化地形图。而在数字化测绘所得的数据,流通性与应用性相对较高,而GPS-RTK技术在逐步改进提高后,还将对其进行反哺优化,两者之间相辅相成,相信势必在未来发展中愈发成熟,甚而展现出科技思想创新性。
2.6关于“三防”设施GIS数据采集与高程精度中的应用
“三防”即三个防止、防护。根据不同的地理信息系统(Geographic Information System,GIS)平台的需求,在进行GPS-RTK数据采集过程中,便应将“三防”布控入不同施测点之中,将每个点的三维坐标都对应起来,再进行数据处理工作,确保测绘工作的精确运作[5]。而拟合高程在测试区应用较为常见,因所有控制点均在GPS拟合范围之内,因此曲面模型最为适宜,PVV为0.65平方厘米[5]。
3、水利测绘中GPS-RTK技术的局限性及成果质量控制
3.1 GPS-RTK技术局限性因素分析
3.1.1卫星状况局限
因我国地形多变,山川河流分布不一,在遇到崇山峻岭,峡谷沟壑等偏远地区时,覆盖卫星信号容易受阻,而导致发生假性定位现象。
3.1.2天空环境局限
GPS-RTK技术的实际准确性在95%~99%左右[10],其应用很大程度会受到天空环境的影响,电离层干扰最大时段在白天午时时分,那时共用卫星数较少,通常会使初始化变长,导致测绘作业无法顺利实施。据了解,上午十一点之前,下午三点半之后,是RTK测量结果准确度最高时段。因此,在应用该技术时,可以选择以上时段。在未来GPS-RTK技术发展过程中,相信此类问题会相应得到缓解,甚至解决。
3.1.3数据传输局限
在GPS-RTK技术测绘当中,障碍物的存在同样极大影响着GPS-RTK数据链的正常传输,例如高大建筑物、雄伟山体等,它们对高频信号源的干扰尤为严重,直接关系到对量精度及作业半径。在面对楼群密集之地,GPS信号较差,令测绘工作变得艰难,有时则需要RTK重新初始化,再次对测量作业造成效率与精度的负面影响。因此,在应用RTK机型时应挑选性能较高的,尽量避免产生更大损失。获知,当作业半径超过一定距离时,测量成果误差会超限,因此GPS-RTK的实际的作业有效半径要小于标称半径。而此类问题的解决多可改变基准站的布设点,获得更佳效果。
3.2 GPS-RTK技术测量成果质量控制
3.2.1测量成果质量的方式
GPS-RTK技術的测量成果质量的方式有三种,已知检核比较法、重测比较法、电台变频实时监测法[5]。已知检核比较法,是指在进行布控中,用静态GPS或全站仪测量多些控制点,把控制点坐标带入RTK技术进行检测与核实,如发现有问题即刻采取有效措施补救与维护。重测比较法,意指在RTK未运用之前,对一至两个已测RTK点进行重测,在确认无误之后再进行RTK测量。电台变频实时监测法,旨在两个以上稳定基准站的基础上,让每个基准站采用不同频率发送修正数据,通过对比每个基站的改正数据得出两个以上结算成果来获知其质量是否达标。
3.2.2测量成果质量控制
在出现成果质量不尽如意时,可以从以下两点入手进行控制。第一,全方位电台频率控制。在GPS-RTK技术运用在水利测绘工程中时,电台频率的稳定至关重要。在出现测区存在干扰或数据链传输稳定性不足时,可以选择多种电台共同合作运输的方法,以确保传输质量。第二,已测对点校正。在完成测量初始化后,重新测量周围已测的点位,再对两次测量数据进行对比分析,当二者未在误差允许范围之内前,不可进行下一步测量工作,直至达标为止。
4、保障与提高GPS-RTK技术水利测绘质量的优化建议
4.1慎重选择移动基站放置点及加密点
在移动基站地的放置上,应选择地势相对开阔的高处(具有良好透视性),移动基站的天线功率按实地适当提高,天线高度也适量提高,并采用更短的载波,这些都有利于GPS-RTK测绘质量的提高。而在加密点的选择上,也要慎重挑选。应尽量选择我国已建成的高等级三角点、GPS控制点以及多网卫星覆盖之地等,这些等差平面点具有高质量,高安全性,在GPS-RTK技术测绘质量方面的提升有着直接影响。同时,应大力加强这些可直接利用的等差平面点建设,从而为水利工程的发展打造优良基础。
4.2加强控制移动基站的作业半径
在GPS-RTK测绘工作中,应加强控制移动基站的作业半径,将其作业半径控制在十千米之内,并且最大限度的保证移动基站的天线在作业中呈现垂直状态,如此,测量精度才会出现显著提高。如果相邻移动基站距离相对较远,可利用信号中继站确保信号的正常传递,以保障GPS-RTK技术测绘工作的全方面覆盖与高效质量。 4.3完善水利测绘设施设备检修与安全体系
要求GPS-RTK设备高效运作的基础,是保证其运行状态正常,避免因测量设备仪器而造成测量误差。那么,对于水利测绘设施设备的定期检修是必不可少的。首先,在进行设备安全隐患排查工作后,设施设备会投入水利工程建设中,极大程度提高工程的质量与效率,而设备管理部门必须根据不同地区的设备使用情况,进行定期检查与维修,确保它们的正常运转,并得以延长使用周期。其次,制定设备安全隐患应急预案也尤为重要,需全面考虑各方因素,如设备工作环境等。在遇到突发故障时,应按紧急预案上的措施与方法进行处理,避免出现突发故障未及时处理而引发更严重的事故现象。测绘工作管理者应具备处理突发事件的能力,针对安全管理做到时刻严谨对待。最后,还应定期对GPS-RTK测绘工作人员进行安全设备与安全意识的培训,不断完善体系的同时,定期开展紧急事故演习,提高运维人员处理突发状况与设备故障的能力,及时控制设备故障所所可能引发的安全隐患,从根本上提高GPS-RTK技术水利测绘的质量。
4.4做好水利工程测绘中的组织控制工作
在水利工程测绘过程中,工程进度、工程质量、工程选材、工程应用技术等等,都需要组织管理统筹制定。首先,图纸的审核是最基础的一项工作,要确保在审核过程中查漏补缺,及时发现问题及时指导解决,严格根据预备施工地的实际情况进行核正,并对其预设施工进度和效果。一旦推演出可能会出现的问题,都应进行干预控制,避免在施工阶段再进行更变。其次,先关施工单位应结合具体的施工技术要求,明确好钢筋混凝土及其他部件的实际准确位置,做好施工缝的处理及其他特殊位置所产生的施工问题。最后,应做到及时的“交底工作”[4]。将潜在风险及技术要求与测绘工作人员进行明确与要求,确保整个水利工程施工队员都能规范操作并严谨跟从施工流程进行每个阶段的工作,从而令GPS-RTK测绘质量得以保障。
4.5强化测绘人员的技术水平
在GPS-RTK技术运用时,应确保测绘人员的专业性,避免出现客观的测量误差现象。例如,在控制点的选择上,有专业知识的技术人员会挑选能够保持平稳且视野足够开阔的方位,因为这般操作便于观测,来获取精确数据。在投入具体的测绘工作时,应细心观察周边环境,选择施工区域内的相关点位时以易施工为优。在GPS-RTK测绘实践中,测绘人员要能够合理选择接受卫星的时段,以确保所测数据具有最大高效性与精准性等等。以上专业知识与细节问题,都需要测绘人员的专业水平进行支撑。因此,不断提升相关人员的专业能力与培养相关操作人员是一项迫在眉睫之事。建设高素质的测绘人员队伍,是对GPS-RTK技术测绘质量及新思路创新奠定了优良基础,对推动未来水利测绘工程影响至深。
4.6提升GPS-RTK技术及创新科技
要提升GPS-RTK技术测绘的质量与效果,最直接的体现无疑便是提升GPS-RTK技术本身。目前来说,GPS-RTK技术还未达到成熟状态,有很大的提升空间,可进行高精尖设备与高端人才的引进,不断解决GPS-RTK技术的重难点,整体提升该技术的专业水平,为水利工程的高质量作业提供有力保证。待GPS-RTK技术逐渐成熟,对我国的其他行业同样形成了强大助力,如在电子行业、农业、工业等,GPS-RTK技术将推助其他科技创新,总体提高我国的社会发展水准,大力提升我国国防等各方面综合实力。
结 语:总而言之,GPS-RTK测量技术在水利工程测绘中启到了极大推动作用,其成本较低,获取服务相对容易,精准度与效率高,操作简单且成图立体直观,功能多且可维持全天候作业等优势显著,解决了诸多测绘工作中的难题。然而,保障与提高GPS-RTK技術水利测绘质量依旧是当前趋势所需,希望通过GPS-RTK技术本身的提升,测绘过程中多项细节改善以及水利测绘工作过程中的各项重要环节的完善与强化,能有效提高测绘质量,达到提高水利工程高质量建设的最终目的。
参考文献
[1]王波,王伟娜,陆威.GPS-RTK测量技术在水利工程测绘中的应用[J].冶金管理. 2020,(23):99-100.
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[3]张驰.试析GPS-RTK技术在水利测绘中的应用[J].内蒙古水利. 2019,(05):68-69.
[4]张金杰,魏 立.GPS RTK 测量技术在水利工程测绘中的应用[J].建材与装饰,2019(12):247-248.
[5]唐文学,范传辉,曹久立.GPS-RTK 测量技术在水利工程测绘中的应用 [J].西部资源,2018(02):138-139.
[6]孟祥吉.GPS-RTK 测量技术在水利工程测绘中的应用分析[J].科技经 济导刊,2017(09):65.
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[8]刘浩 .GPS-RTK 测量技术在工程测绘中的应用和特点分析 [J]. 智能城市,2019, 5(8):70-71.
[9]田飞.GPS-RTK测量技术在水利工程测绘中的应用[J].水电科技,2021,4(1):26-27.
[10]李明.GPS-RTK测量技术在工程测绘中的应用[J].中国新技术新产品,2020(10):120-121+138.[1]李明.GPS-RTK测量技术在工程测绘中的应用[J].中国新技术新产品,2020(10):120-121+138.[1]李明.GPS-RTK测量技术在工程测绘中的应用[J].中国新技术新产品,2020(10):120-121+138.
关键词:GPS技术; RTK技术; 水利测绘; 水利工程;
前 言:人类对于高端科技的追求永不会停歇,相对传统的水利测绘技术,如全站仪、水准仪、经纬仪等,其往往需要耗费巨大的人力、物力及时间。而今多转变为了新兴科技,如GPS、航空遥感等,这类高精尖测绘仪器与技术,将我国的水利测绘工程推入了新章程。GPS卫星定位系统技术操作方式简单,在水利工程测绘中启到了极大促进与激励作用,其能保持全天候监测的同时,实时得出厘米级别的准确数据。并且GPS-RTK技术无需通视,不受各种不良因素的影响,大大缩短了测绘工作的任务量及周期性。随着GPS-RTK技术的广泛应用,其信号得到极大改善,工程建设中对测量的精准度不断提出了更高要求,在技术优化层面上也更加重视。
1、GPS-RTK技术的相关概述
1.1GPS-RTK 的基本构成与技术测量原理
GPS-RTK系统主要由基站、流动站及通信系统构成。基站包括GPS接收机、GPS天线、电源、控制器及无线电通信发射设备等;流动站包括无线电通信接收设备、电源、控制器、GPS 天线及接收机等设备[10]。
GPS-RTK技术测量,主要是使用地面监控系统和空间卫星群完成测量工作。其测量原理是利用基准站的GPS接收机或无线电通信接收设备观测到卫星数据,通过数据通信链实时发出,在附近移动站GPS接收机在对卫星观测进行数据接收中,同时接受到来自基准站的电台信号,系统将两站所收信号进行实时基线处理,形成流动站格网坐标。系统无线电传输设备会将测得坐标数据传送至客户端,并通过其内置组件继续接收GPS数据,再次对数据进行实时修正处理,计算出精准度高的三维坐标,构建GPS基准网,最终获取到实施测量和设计的精准参数,具体步骤如图1所示[3]。
1.2GPS-RTK技术测量特点
1.2.1无惧通视难题
水利测绘拥有范围广、受限因素众多等特点,通视一直是水利测绘的难题。GPS-RTK技术主要利用空间卫星群和地面监控系统进行勘测工作,能够对水利工程进行全面且系统的测量,从根本上解决了这一重难点。另外,在选点上更加灵活,自由,满足测站上空旷就可达成测绘条件。
1.2.2测量精准度高
GPS-RTK技术可实现远距离测量,比如低于50 km 的定位精度可到12 × 10-6km,在100~500km基线上的精度在10-6~10-7km 之间[3]。在具体的测绘工作中,对各个测点数据的独立采集明显提高了数据的精准性与有效性,避免了累计误差的产生。
1.2.3测量时间较短
在GPS布控网络中,每个测站所需的观测时间在30~40min,观测时间相对较短。而水利工程中采取静态定位的方法时,还会缩短观测时间。
1.2.4可提供三维坐标
GPS-RTK技术作为先进测量技术,其不仅能精准测量整体观测站的平面方位,而且能获得观测站的大地高程,将立体、三维的空间坐标呈现在众人面前,令人折服不已。
1.2.5操作方法比较简单
GPS-RTK测量技术有极高的自动化程序,完全可由一人进行系统操作。工作人员只需将仪器对中整平,再记录测量仪器之高,启动工作电源,即可进行自动化操作。测量所获取的数据将自动录入处理软件中,得出测点最终的实际三维坐标。
2、水利测绘中GPS-RTK技术的相关运用
2.1关于加密控制点中的应用
水利工程的开展一般设置在山区或偏远地区,这就造成了已知高等级控制点的信息缺失,大大增加了水利测绘的难度。为了保证水利工程的顺利展开,便需要对现有的高等级控制点进行加密测量,然而因测绘地域形势复杂多变,使用三角网测或测绘仪等方法容易遭到外界多方影响,不仅影响水利测绘艰苦工作的进行,获得数据也并不精确,容易产生误差。而引进GPS-RTK技术进行水利测绘,则完全无需担忧上述棘手问题。在进行GPS-RTK技术测绘过程中,主要依靠“載波相位”技术完成实际的水利测绘工作。该技术可以无视对相应区域地形地貌等外界因素的干扰,只需在15km的距离内架设超过三个加密点即可[1],极大程度确保了测绘工作的照常进行及数据精准度。同时,大幅度减轻了相关工作人员户外测绘工作量,十分便捷。
2.2关于水利勘测中的应用
在水利勘测中,水下地形测量向来是一项不易之事,其相关数据信息对整个水利工程高质量与顺利展开奠定了基础,故此尤为重要。在传统的水利勘测中,主要使用三杆分度、六分仪、测深仪、全站仪等测量仪器共同完成。然而受到水流动、天气等各类影响因素,测绘工作运作难度大,测量精度欠佳。而利用GPS-RTK代替传统水利勘测设备,则是另一幅场景。在GPS-RTK技术进行复杂的水利勘测工作时,测绘分为静态测绘与动态测绘两个环节。其主要利用计算机、探测仪,如海洋测量软件、中海达数字单双频测深仪等,及GPS-RTK设备构建系统结合专业导航软件辅助,在水下进行地形地貌的全方位载波传递测量同时,在获取到水下各点精准数据后,录入计算机系统后,可以自动生成水下地形图。如此一来,不仅达到了水下测绘目标,还对整个水利工程的高质量开展提供了优良支撑。 2.3关于放样测量中的应用
在需要掌握测量项目的实际测量情况时,就需要对相关点及相关线路进行放样操作。在此过程中,测绘人员应格外注意中点坐标、各个静态网的坐标点和坐标范围,依托实际坐标对应的三维坐标进行相应转换。最终,将转换后的点输入GPS流动站进行进一步测量运作。GPS-RTK技术的放样操作,能保证测绘精度,但需要确保放样坐标与相关中心线之间合理的放置,因此要针对其关系与实地监测进行合理规划与布置,并不断实时校正,已获得更高的放样精准度。
2.4关于断面测量中的应用
依托GPS-RTK技术与手薄记录相互的方式,对水利工程中的断面进行数据采集整合,包括动态定位和静态定位。其既能直观体现展示断面具体形态与状况,又能准确得到断面的三维坐标数据。如此不仅大幅度降低了水利过程测绘工作的任务量,也为后期工程建设提供了精确的数据基数,为施工与未来工程发展提供了极大便利与理论指导。
2.5关于数字地形图绘制中的应用
GPS-RTK技术作为一种最新型测绘技术,在进行日常运转中需要大量测绘数据加以支撑。数字地形图的绘制目前有两种方法,第一,根据坐标特点利用GPS-RTK技术进行快速定位,而后在数据采集充分之下,足以完成地形的测绘勘测。第二,根据现场实际地形情况进行测量,经过数据处理成图,再将采集完毕的地形点形成最终数字化地形图。而在数字化测绘所得的数据,流通性与应用性相对较高,而GPS-RTK技术在逐步改进提高后,还将对其进行反哺优化,两者之间相辅相成,相信势必在未来发展中愈发成熟,甚而展现出科技思想创新性。
2.6关于“三防”设施GIS数据采集与高程精度中的应用
“三防”即三个防止、防护。根据不同的地理信息系统(Geographic Information System,GIS)平台的需求,在进行GPS-RTK数据采集过程中,便应将“三防”布控入不同施测点之中,将每个点的三维坐标都对应起来,再进行数据处理工作,确保测绘工作的精确运作[5]。而拟合高程在测试区应用较为常见,因所有控制点均在GPS拟合范围之内,因此曲面模型最为适宜,PVV为0.65平方厘米[5]。
3、水利测绘中GPS-RTK技术的局限性及成果质量控制
3.1 GPS-RTK技术局限性因素分析
3.1.1卫星状况局限
因我国地形多变,山川河流分布不一,在遇到崇山峻岭,峡谷沟壑等偏远地区时,覆盖卫星信号容易受阻,而导致发生假性定位现象。
3.1.2天空环境局限
GPS-RTK技术的实际准确性在95%~99%左右[10],其应用很大程度会受到天空环境的影响,电离层干扰最大时段在白天午时时分,那时共用卫星数较少,通常会使初始化变长,导致测绘作业无法顺利实施。据了解,上午十一点之前,下午三点半之后,是RTK测量结果准确度最高时段。因此,在应用该技术时,可以选择以上时段。在未来GPS-RTK技术发展过程中,相信此类问题会相应得到缓解,甚至解决。
3.1.3数据传输局限
在GPS-RTK技术测绘当中,障碍物的存在同样极大影响着GPS-RTK数据链的正常传输,例如高大建筑物、雄伟山体等,它们对高频信号源的干扰尤为严重,直接关系到对量精度及作业半径。在面对楼群密集之地,GPS信号较差,令测绘工作变得艰难,有时则需要RTK重新初始化,再次对测量作业造成效率与精度的负面影响。因此,在应用RTK机型时应挑选性能较高的,尽量避免产生更大损失。获知,当作业半径超过一定距离时,测量成果误差会超限,因此GPS-RTK的实际的作业有效半径要小于标称半径。而此类问题的解决多可改变基准站的布设点,获得更佳效果。
3.2 GPS-RTK技术测量成果质量控制
3.2.1测量成果质量的方式
GPS-RTK技術的测量成果质量的方式有三种,已知检核比较法、重测比较法、电台变频实时监测法[5]。已知检核比较法,是指在进行布控中,用静态GPS或全站仪测量多些控制点,把控制点坐标带入RTK技术进行检测与核实,如发现有问题即刻采取有效措施补救与维护。重测比较法,意指在RTK未运用之前,对一至两个已测RTK点进行重测,在确认无误之后再进行RTK测量。电台变频实时监测法,旨在两个以上稳定基准站的基础上,让每个基准站采用不同频率发送修正数据,通过对比每个基站的改正数据得出两个以上结算成果来获知其质量是否达标。
3.2.2测量成果质量控制
在出现成果质量不尽如意时,可以从以下两点入手进行控制。第一,全方位电台频率控制。在GPS-RTK技术运用在水利测绘工程中时,电台频率的稳定至关重要。在出现测区存在干扰或数据链传输稳定性不足时,可以选择多种电台共同合作运输的方法,以确保传输质量。第二,已测对点校正。在完成测量初始化后,重新测量周围已测的点位,再对两次测量数据进行对比分析,当二者未在误差允许范围之内前,不可进行下一步测量工作,直至达标为止。
4、保障与提高GPS-RTK技术水利测绘质量的优化建议
4.1慎重选择移动基站放置点及加密点
在移动基站地的放置上,应选择地势相对开阔的高处(具有良好透视性),移动基站的天线功率按实地适当提高,天线高度也适量提高,并采用更短的载波,这些都有利于GPS-RTK测绘质量的提高。而在加密点的选择上,也要慎重挑选。应尽量选择我国已建成的高等级三角点、GPS控制点以及多网卫星覆盖之地等,这些等差平面点具有高质量,高安全性,在GPS-RTK技术测绘质量方面的提升有着直接影响。同时,应大力加强这些可直接利用的等差平面点建设,从而为水利工程的发展打造优良基础。
4.2加强控制移动基站的作业半径
在GPS-RTK测绘工作中,应加强控制移动基站的作业半径,将其作业半径控制在十千米之内,并且最大限度的保证移动基站的天线在作业中呈现垂直状态,如此,测量精度才会出现显著提高。如果相邻移动基站距离相对较远,可利用信号中继站确保信号的正常传递,以保障GPS-RTK技术测绘工作的全方面覆盖与高效质量。 4.3完善水利测绘设施设备检修与安全体系
要求GPS-RTK设备高效运作的基础,是保证其运行状态正常,避免因测量设备仪器而造成测量误差。那么,对于水利测绘设施设备的定期检修是必不可少的。首先,在进行设备安全隐患排查工作后,设施设备会投入水利工程建设中,极大程度提高工程的质量与效率,而设备管理部门必须根据不同地区的设备使用情况,进行定期检查与维修,确保它们的正常运转,并得以延长使用周期。其次,制定设备安全隐患应急预案也尤为重要,需全面考虑各方因素,如设备工作环境等。在遇到突发故障时,应按紧急预案上的措施与方法进行处理,避免出现突发故障未及时处理而引发更严重的事故现象。测绘工作管理者应具备处理突发事件的能力,针对安全管理做到时刻严谨对待。最后,还应定期对GPS-RTK测绘工作人员进行安全设备与安全意识的培训,不断完善体系的同时,定期开展紧急事故演习,提高运维人员处理突发状况与设备故障的能力,及时控制设备故障所所可能引发的安全隐患,从根本上提高GPS-RTK技术水利测绘的质量。
4.4做好水利工程测绘中的组织控制工作
在水利工程测绘过程中,工程进度、工程质量、工程选材、工程应用技术等等,都需要组织管理统筹制定。首先,图纸的审核是最基础的一项工作,要确保在审核过程中查漏补缺,及时发现问题及时指导解决,严格根据预备施工地的实际情况进行核正,并对其预设施工进度和效果。一旦推演出可能会出现的问题,都应进行干预控制,避免在施工阶段再进行更变。其次,先关施工单位应结合具体的施工技术要求,明确好钢筋混凝土及其他部件的实际准确位置,做好施工缝的处理及其他特殊位置所产生的施工问题。最后,应做到及时的“交底工作”[4]。将潜在风险及技术要求与测绘工作人员进行明确与要求,确保整个水利工程施工队员都能规范操作并严谨跟从施工流程进行每个阶段的工作,从而令GPS-RTK测绘质量得以保障。
4.5强化测绘人员的技术水平
在GPS-RTK技术运用时,应确保测绘人员的专业性,避免出现客观的测量误差现象。例如,在控制点的选择上,有专业知识的技术人员会挑选能够保持平稳且视野足够开阔的方位,因为这般操作便于观测,来获取精确数据。在投入具体的测绘工作时,应细心观察周边环境,选择施工区域内的相关点位时以易施工为优。在GPS-RTK测绘实践中,测绘人员要能够合理选择接受卫星的时段,以确保所测数据具有最大高效性与精准性等等。以上专业知识与细节问题,都需要测绘人员的专业水平进行支撑。因此,不断提升相关人员的专业能力与培养相关操作人员是一项迫在眉睫之事。建设高素质的测绘人员队伍,是对GPS-RTK技术测绘质量及新思路创新奠定了优良基础,对推动未来水利测绘工程影响至深。
4.6提升GPS-RTK技术及创新科技
要提升GPS-RTK技术测绘的质量与效果,最直接的体现无疑便是提升GPS-RTK技术本身。目前来说,GPS-RTK技术还未达到成熟状态,有很大的提升空间,可进行高精尖设备与高端人才的引进,不断解决GPS-RTK技术的重难点,整体提升该技术的专业水平,为水利工程的高质量作业提供有力保证。待GPS-RTK技术逐渐成熟,对我国的其他行业同样形成了强大助力,如在电子行业、农业、工业等,GPS-RTK技术将推助其他科技创新,总体提高我国的社会发展水准,大力提升我国国防等各方面综合实力。
结 语:总而言之,GPS-RTK测量技术在水利工程测绘中启到了极大推动作用,其成本较低,获取服务相对容易,精准度与效率高,操作简单且成图立体直观,功能多且可维持全天候作业等优势显著,解决了诸多测绘工作中的难题。然而,保障与提高GPS-RTK技術水利测绘质量依旧是当前趋势所需,希望通过GPS-RTK技术本身的提升,测绘过程中多项细节改善以及水利测绘工作过程中的各项重要环节的完善与强化,能有效提高测绘质量,达到提高水利工程高质量建设的最终目的。
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