论文部分内容阅读
摘要：随着科技的进步，我国国民经济的发展，这就对勘测工作提出了更高的要求。本文简要说明GPS-RTK技术原理与构成的基础上，介绍该技术在水利测绘领域中的应用，并结合实例总结其使用过程中的优缺点。因地制宜，在水利工程建设和管理工作中，如何更好地发挥新技术的作用，是每个测绘工作者努力的方向。
关键词：水利工程；渠道纵横断面；GPS-RTK技术；应用
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：
1、GPS-RTK定位测量原理
1.1、GPS-RTK测量原理
静态测量指利用两台或两台以上的GPS接收机来进行同步观测，并对观测得到的數据进行处理，能够得到两个测量站之间精密的WPS-84基线向量，通过平差、转换等处理方法，最终得到测量点的具体坐标。相对来讲，静态测量并不具备流动性和实时性，因此要利用RTK定位技术，来辅助GPS静态测量，从而实现精密的、实时的动态测量。动态测量，即在两个GPS接收机之间，加入一套无线电数字通讯系统，通过此系统，来将两个相对独立的GPS接收系统连接成为一个有机整体。基准站利用电台，将观测到的数据和信息传送到流动站中，流动站再进行处理，也就是上文所述的定位原理。总之，利用GPS-RTK技术进行定位测量，不仅仅需要数据的传输技术，同时也必须要有强大的数据处理技术和能力。
1.2、GPS系统组成
GPS系统包括三个组成部分：
（1）.GPS信号接收系统：双频接收机或是单频接收机在理论上都能够用来进行实时的GPS测量，但是一般在实践过程中，因为单频接收机需要较长时间来进行整周未知数的初始化，这与动态测量的目标是不相符的，并且单频接收机在实践过程中，经常会容易出现失锁情况，失锁之后的坐标初始化要浪费大量实践来进行，因此一般来讲，双频接收机的应用更为广泛。
（2）.数据实时传输系统：此系统主要功能，即为将基准站中的信息和数据传输到流动站中，并和流动站一起对观察接收到的数据进行实时处理。在此过程中，必须要具备高质量的无线通讯设备，否则无法实现高数据传输速度，因此，一般无线通讯设备的波特率要高于9600。通过数据实时传输系统，便能够让流动站可以随时对基础站的工作状态、信息等进行调阅。
（3）.数据实时处理系统：在基准站对自身信息和数据进行解算完成之后，便能够进行各个历元的实时处理，在保持锁定四颗或以上卫星的基础之上，还需要有足够的几何图形强度，这样便能够对点位的精度精确到厘米级。因此，功能强大的数据处理系统是必不可少的。
2、GPS-RTK技术在水利工程纵横断面测量中的应用
首先，和一般的GPS-RTK技术使用相同，在外部作业开始之前，先要进行室内坐标和控制点的输入。要先在室内将需要测量的纵横断面设计坐标以及需要使用到的控制点坐标输入到手薄中。为了能够保证流动站和测量区内都接收到信号，要将接收站的基准站设置在测量区域的中部位置中。同时，要在东南西北四个方向选择9个已有、已知的坐标以及高程，来进行坐标参数的转换，让各个坐标位置都精确可靠。另外，要联测两个四级点，来作为检核，保证点位的平面、高程精度差小于2cm。其次，在进行纵断面的测量过程中，要先根据手薄中输入的改正坐标来放出中心线，并要对放样点的高程进行测量，然后根据实际情况，在中心线处继续加密高程点，在需要横断面测量的位置中进行横断面高程点的测量，为后续纵断面垂直方向的测量提供方便。另外，由于测区多为平原地区，或是比较开阔的地区，因此GPS接收机的信号不足为虑，能够在1~2S的时间内接收到固定解，在走路的过程中，就能够完成放样和采点的工作。对于一些信号较差的地区，则要采用增加历元数量或是多次初始化、利用多个单独历元进行采集的方法来提高定位测量的精确度。另外，由于GPS的应用比较灵活，因此在进行河道带状图或是渠道纵横断面的测量时，还可以通过实时GPS进行动态测量。此方法在测量时，不仅能够实时的得到测点精度，而且也不需要定位之间实现相互通视，在到达定位精度之后，便可以停止观测，从而沿着河道和渠线进行布置，让RTK技术能够方便、快捷的完成建站。RTK能够实时得到所在位置空间的三维坐标，能够直接进行地形、地物的采集，能够对纵横断面中的各个点位、坐标进行采集，并通过自动数据储存和处理系统，来将其进行编号编码，通过计算机后处理之后，实现输入和输出，还能够绘制出带状地图、河道纵断面图、各个桩号的横断面图等。这样一来，不仅能够减轻人员的劳动强度，同时也大大提升了工作效率。
3、GPS-RTK技术在水利工程渠道工程中的应用实例
在某水利渠道工程项目中，利用GPS-RTK技术实现了精确的测量定位。此工程项目总面积为5.12平方公里，纵断面为56.11公里，横断面为45.07公里。测量的内容主要包括排水干沟、设计的斗渠、农渠、田间道以及生产路、沟、渠的布置。设计中对测量技术提出如下要求：1.需要测量出道路和沟渠的纵横断面图；2.纵横断面为30m/个，如果地貌变化区域内，需要加密；3.横断面的测量宽度在排水干沟的左右侧各15m/个，排水斗沟左右各10m/个，田间道左右各10m，生产路左右各8m。在测量区域内，已有在2005年完成的地形图和控制网点，因此不需要再进行二次控制测量。在此测量工程中，共投入了三台GPS接收机，两台全站仪，两个作业施工小组。利用GPS-RTK测量技术的具体测量情况如下：
（1）.在测区中，选择了6个分布均匀且基本包围的E级点，作为转换参数，利用剩余的E点来进行参数转换的检查依据，利用四参数法来确定平面坐标转换参数，利用二次曲面拟合法来确定高程转换参数。
（2）.在测量区域内，选择比较宽敞、地势较高的地方来架设基站，在已知点中架设流动站，在测量过程中，尽量使用已知点来进行平面坐标和高度的观测精度检验依据。
（3）.选择最佳时段进行观测作业，在流动站中对几秒钟内达到固定解时的数据进行采集，并适当的增加了采集次数，来提高观测的精确度。
（4）.在卫星信号不好的地方，采用了其他技术手段进行测量。
（5）.利用一个基站和两个流动站，来进行测量，按照规划设计部门提供的相关设计线路和内容，严格按照技术要求，采用纵横断面同时测量的方式进行测量作业。最后，将GPS-RTK测量得到的数据转入到专业的制图软件CASS5.1进行纵横断面图的制作。另外，为了能够检测出结果的精确度，利用测区内已有E级控制点，对GPS-RTK测量出的100个桩点进行监测。
通过检测，此次工程中所有纵横断面的测量精度符合相关设计部门的要求，质量可靠，精度准确，符合要求。
结束语 ：
综上所述，与传统的经纬仪三角高程测量、几何水准测量方法相比，GPS-RTK技术具有诸多优势，综合测绘能力强，对作业条件要求不高，数据输入、处理、存储能力强，与计算机通信方便，易实现自动化作业，操作简单，容易使用。随着水利工程的增加，相信GPS-RTK技术也会随之得到进一步的发展和完善。
参考文献 ：
[1] 徐少全.GPS测量原理及应用[M].武汉大学出版社,2008
[2] 黄腾.精密工程测量技术及应用[M].河海大学出版社,2004
[3] 张亮.GPS-RTK技术在渠道纵横断面测量中的应用[J].测绘与空间地理信息,2010,06
[4] 吴良镛.GPS-RTK在水利勘测中纵横断面测量的应用[J].内蒙古民族大学学报,2010,03
关键词：水利工程；渠道纵横断面；GPS-RTK技术；应用
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：
1、GPS-RTK定位测量原理
1.1、GPS-RTK测量原理
静态测量指利用两台或两台以上的GPS接收机来进行同步观测，并对观测得到的數据进行处理，能够得到两个测量站之间精密的WPS-84基线向量，通过平差、转换等处理方法，最终得到测量点的具体坐标。相对来讲，静态测量并不具备流动性和实时性，因此要利用RTK定位技术，来辅助GPS静态测量，从而实现精密的、实时的动态测量。动态测量，即在两个GPS接收机之间，加入一套无线电数字通讯系统，通过此系统，来将两个相对独立的GPS接收系统连接成为一个有机整体。基准站利用电台，将观测到的数据和信息传送到流动站中，流动站再进行处理，也就是上文所述的定位原理。总之，利用GPS-RTK技术进行定位测量，不仅仅需要数据的传输技术，同时也必须要有强大的数据处理技术和能力。
1.2、GPS系统组成
GPS系统包括三个组成部分：
（1）.GPS信号接收系统：双频接收机或是单频接收机在理论上都能够用来进行实时的GPS测量，但是一般在实践过程中，因为单频接收机需要较长时间来进行整周未知数的初始化，这与动态测量的目标是不相符的，并且单频接收机在实践过程中，经常会容易出现失锁情况，失锁之后的坐标初始化要浪费大量实践来进行，因此一般来讲，双频接收机的应用更为广泛。
（2）.数据实时传输系统：此系统主要功能，即为将基准站中的信息和数据传输到流动站中，并和流动站一起对观察接收到的数据进行实时处理。在此过程中，必须要具备高质量的无线通讯设备，否则无法实现高数据传输速度，因此，一般无线通讯设备的波特率要高于9600。通过数据实时传输系统，便能够让流动站可以随时对基础站的工作状态、信息等进行调阅。
（3）.数据实时处理系统：在基准站对自身信息和数据进行解算完成之后，便能够进行各个历元的实时处理，在保持锁定四颗或以上卫星的基础之上，还需要有足够的几何图形强度，这样便能够对点位的精度精确到厘米级。因此，功能强大的数据处理系统是必不可少的。
2、GPS-RTK技术在水利工程纵横断面测量中的应用
首先，和一般的GPS-RTK技术使用相同，在外部作业开始之前，先要进行室内坐标和控制点的输入。要先在室内将需要测量的纵横断面设计坐标以及需要使用到的控制点坐标输入到手薄中。为了能够保证流动站和测量区内都接收到信号，要将接收站的基准站设置在测量区域的中部位置中。同时，要在东南西北四个方向选择9个已有、已知的坐标以及高程，来进行坐标参数的转换，让各个坐标位置都精确可靠。另外，要联测两个四级点，来作为检核，保证点位的平面、高程精度差小于2cm。其次，在进行纵断面的测量过程中，要先根据手薄中输入的改正坐标来放出中心线，并要对放样点的高程进行测量，然后根据实际情况，在中心线处继续加密高程点，在需要横断面测量的位置中进行横断面高程点的测量，为后续纵断面垂直方向的测量提供方便。另外，由于测区多为平原地区，或是比较开阔的地区，因此GPS接收机的信号不足为虑，能够在1~2S的时间内接收到固定解，在走路的过程中，就能够完成放样和采点的工作。对于一些信号较差的地区，则要采用增加历元数量或是多次初始化、利用多个单独历元进行采集的方法来提高定位测量的精确度。另外，由于GPS的应用比较灵活，因此在进行河道带状图或是渠道纵横断面的测量时，还可以通过实时GPS进行动态测量。此方法在测量时，不仅能够实时的得到测点精度，而且也不需要定位之间实现相互通视，在到达定位精度之后，便可以停止观测，从而沿着河道和渠线进行布置，让RTK技术能够方便、快捷的完成建站。RTK能够实时得到所在位置空间的三维坐标，能够直接进行地形、地物的采集，能够对纵横断面中的各个点位、坐标进行采集，并通过自动数据储存和处理系统，来将其进行编号编码，通过计算机后处理之后，实现输入和输出，还能够绘制出带状地图、河道纵断面图、各个桩号的横断面图等。这样一来，不仅能够减轻人员的劳动强度，同时也大大提升了工作效率。
3、GPS-RTK技术在水利工程渠道工程中的应用实例
在某水利渠道工程项目中，利用GPS-RTK技术实现了精确的测量定位。此工程项目总面积为5.12平方公里，纵断面为56.11公里，横断面为45.07公里。测量的内容主要包括排水干沟、设计的斗渠、农渠、田间道以及生产路、沟、渠的布置。设计中对测量技术提出如下要求：1.需要测量出道路和沟渠的纵横断面图；2.纵横断面为30m/个，如果地貌变化区域内，需要加密；3.横断面的测量宽度在排水干沟的左右侧各15m/个，排水斗沟左右各10m/个，田间道左右各10m，生产路左右各8m。在测量区域内，已有在2005年完成的地形图和控制网点，因此不需要再进行二次控制测量。在此测量工程中，共投入了三台GPS接收机，两台全站仪，两个作业施工小组。利用GPS-RTK测量技术的具体测量情况如下：
（1）.在测区中，选择了6个分布均匀且基本包围的E级点，作为转换参数，利用剩余的E点来进行参数转换的检查依据，利用四参数法来确定平面坐标转换参数，利用二次曲面拟合法来确定高程转换参数。
（2）.在测量区域内，选择比较宽敞、地势较高的地方来架设基站，在已知点中架设流动站，在测量过程中，尽量使用已知点来进行平面坐标和高度的观测精度检验依据。
（3）.选择最佳时段进行观测作业，在流动站中对几秒钟内达到固定解时的数据进行采集，并适当的增加了采集次数，来提高观测的精确度。
（4）.在卫星信号不好的地方，采用了其他技术手段进行测量。
（5）.利用一个基站和两个流动站，来进行测量，按照规划设计部门提供的相关设计线路和内容，严格按照技术要求，采用纵横断面同时测量的方式进行测量作业。最后，将GPS-RTK测量得到的数据转入到专业的制图软件CASS5.1进行纵横断面图的制作。另外，为了能够检测出结果的精确度，利用测区内已有E级控制点，对GPS-RTK测量出的100个桩点进行监测。
通过检测，此次工程中所有纵横断面的测量精度符合相关设计部门的要求，质量可靠，精度准确，符合要求。
结束语 ：
综上所述，与传统的经纬仪三角高程测量、几何水准测量方法相比，GPS-RTK技术具有诸多优势，综合测绘能力强，对作业条件要求不高，数据输入、处理、存储能力强，与计算机通信方便，易实现自动化作业，操作简单，容易使用。随着水利工程的增加，相信GPS-RTK技术也会随之得到进一步的发展和完善。
参考文献 ：
[1] 徐少全.GPS测量原理及应用[M].武汉大学出版社,2008
[2] 黄腾.精密工程测量技术及应用[M].河海大学出版社,2004
[3] 张亮.GPS-RTK技术在渠道纵横断面测量中的应用[J].测绘与空间地理信息,2010,06
[4] 吴良镛.GPS-RTK在水利勘测中纵横断面测量的应用[J].内蒙古民族大学学报,2010,03