水利工程测量的RTK技术应用分析

摘要：测量是施工建设的基础和前提，也是水利勘测设计的主要内容，而测量工作的开展受地形条件、工程地质等因素限制较为困难。传统的测量方法成本较高且无法保证测量工作的顺利完成，RTK技术因具有实时性、严谨性、高效性等特点有效解决了该问题。文章结合测量技术发展现状和应用前景，系统阐述了RTK技术原理及优点，该技术可依据精确的测量数据实现放样测量、数字化绘图、控制点测量等工作一步到位，并对作业时常见的问题提出解决对策。

关键词：水利测量；实时定位RTK；原理；优点

随着生产力的提升和社会的进步，先进的测量设备与方法不断被应用至水利工程领域，水利测量中GPS技术以无需通视、高精度、低成本、高效率的特点得到广泛应用。GPS定位技术可以达到厘米级精度，几秒钟内RTK技术即可确定定位数据，因此其在水利测量中的使用范围将日趋广泛。

1水利工程测量技术发展前景

1.1GPS技术发展现状。GPS系统具备全天候、连续、实时、全球性定位和导航功能，可以获取高精度3维时间、速度、坐标满足各类用户要求[1]。GPS较为常用的方式有相对测地和单点导航定位两大类，其中前者为工程中最为常见的方式。其中，静态作业模式主要用于国家大地、大坝和地壳变形的观测；因具有厘米级分辨率和较高的作业效率，快速静态作业模式通常用于水利测量；工程放样、数据采集等领域一般选用RTK技术，该技术因具有厘米级精度、快速实时等特点逐渐成为GPS相对测地定位的主流。GPS测地型接受设备有双频与单频两类，双频机可以对电离层折射利用L2观测值适当修正，适用于超过20km的中、长基线测量，利用快速静态作业模块升级RTK技术；单频机性价比较高，通常用于不超过20km的短基线水利工程领域。无线电、电子手薄、GPS接受设备为构成RTK系统的主要模块，在实现厘级精度、实时可靠性、操作简便性、轻量化等特点的同时，整套设备能够满足水利施工放样、信息采集等需求。考虑到对空通示受档以及卫星数量较少的特殊情况，GPS系统无法确保解算的正常，从而对定位可靠性与精度产生影响。研究发现，受多环境条件的限制，单频GPS具有较大的局限性，对此双星座系统实现了GPS接受设备的新水平，该系统能够提供全范围、高精度、各时段完美的接受设备[3-4]。1.2GPS技术应用前景。我国水利事业的快速发展对勘测设计的要求越来越高，随着勘测软件、硬件设备的不断进步，已基本实现CAD作业[5]。“业内一体化”的水利勘测设计，要求形成后期管理、施工、设计、勘测的一体化数据链，由此降低中间数据处理环节，这也是决定水利设计行业发展的重要因素。虽然电子水准仪、全站仪等已应用于水利工程勘测设计，然而后自然环境与通视条件限制常规的方法普遍存在工作量大、效率低、设计周期长等问题。技术改进和设备引进为勘测技术进步的关键，因此GPS技术的引入为现状条件下的必然选择。沿线控制测量可以利用快速静态作业模式实现，从而为路线测量、地形图绘制等提供信息依据；此外，还可形成施工控制网为闸门、堤坝、渠道等水利项目施工提供指导，这也是水利测量中GPS的初级应用阶段。实质上，RTK实时动态定位技术的应用为GPS系统的发展潜力，具有更加广泛的应用前景[6]。

2水利测量中RTK技术的应用

2.1RTK基本原理。RTK实时动态定位技术现已广泛应用于实际操作中，可以实时测量水利工程数据，该技术包括以下内容：①RTK技术拥有多个数据链以获取不同类型的数据；②基准站接收机具有数据分析与接受的功能，对相关数据的获取发挥着关键作用；③复杂地形难以获取的数据可以选用流动接收站，在原有基准站上安防GSP接收机，由此实现数据信息的实时观测和传送。2.2RTK技术优点。结合相关资料和工程实践，归纳总结了RTK技术优点。①工作效率高：RTK技术相对于传统的测量方法能够大大提升工作效率，对于8km范围以内的普通地形和地势，该技术可以实现精准的测量，且测量过程无需投入过多的财力、物力和人力，在减轻劳动量的同时还可提高工作效率，降低测量成本和费用。②降低作业条件要求：对外界环境、地形和地势传统的测量方法要求较高，必须完全符合相关要求方可测量；相对于传统的测量方式RTK技术存在明显的差异，该技术适用范围广且对作业环境要求低，外界环境对RTK技术的影响较低。③数据安全可靠、定位精度高：基于GPS技术创新发展形成的RTK技术兼具GPS的诸多优点，其适用范围广、定位精度高且操作流程简便；对于地势条件较为复杂的地区RTK技术能够减少以外事故发生概率，保证人员安全和数据的精准度。④数据处理能力强、操作简便。RTK技术较传统的测量方式具有更加简便的操作流程，其技术要求低且数据处理能力强，对基准站坐标在测量站准确记录后即可实行正式测量，对数据信息经一系列数据后绘制出高精度地形图。此外，智能化和自动化程度高为RTK处理技术的明显优势，接受的信息可以很容易实现自动处理。2.3RTK技术的应用。2.3.1河道地形图测量。水利测量工作中RTK技术的应用主要体现于河道地形图的测量，一般利用RTK技术优势完成复杂的河道地形图测量工作。水下作业为大多数河道地形图的测量环境，而人眼无法直接观测水下形式，为保证地形资料的测量精度必须合理利用RTK技术。其中，全站仪、6分仪、3杆分度仪为传统的测量方式，这种测量方法所花费的时间较长，测量精度低、适用范围小且化肥的人力资源多，测量结果无法实时反映地形变化的真实状况[7]。随着科技的进步和水利事业的发展，河道地形图测量中RTK技术逐渐得到广泛的应用，其测量流程包括：先连接笔记本电脑和需要使用的仪器，测量点的观测和定位通过电脑控制时限；然后在笔记本电脑里输入测量的有关数据，经软件处理绘制出河道地形图。由此获取的地形图能够客观、真实的反映河道情况，具有工作量少、测量精度高、所需时间段等特点。2.3.2加密控制点测量。测量工作的难点和重点是保证加密控制点测量的精度，而偏远山区的水利工程测量控制点很难设置。传统的测量方法主要利用三角控制网和距仪导线测量，该方法花费的财力、物力和人力较大且精准度较低，外界环境对测量精度影像较大[8]。对于以上问题RTK技术可以有效解决，该方法具有较高的精确度且测量方便快捷，通过将3个以上测控点设置于15km范围内即可完成相应的测量。2.3.3数字化地形图测量。RTK测量技术能够快速定位及实时掌握坐标结果，测量地形时具有较好适用性。在数据采集功能下可以结合地形情况快速完成测量，并以图形的方式显示采集完成后的地形点，经转换处理输出数字化地形图。2.3.4水域断面测量。将探深仪与RTK技术相结合测量水域断面，应先对河道断面位置按照现有地形图初步设计，经实地勘测获取各基点高程、平面坐标等参数；其中，基点3维坐标利用计算机进行准确记录，而断面航线采用业内处理的方法合理设计；然后实时校核数据的准确性及精度以保证数据采集的有效性，并利用计算机处理三维坐标数据，特殊情况下还可实行补测工作。准确校核所有测量数据后，方可对各航段断面图形利用专业处理软件绘制。2.4作业时常见问题及解决对策。对RTK技术应用时常见的几种问题提出有效的解决对策：①卫星状况问题。采用卫星获取测量数据为RTK测量技术的重要依据，若卫星无法覆盖测区范围，则不能保证测量数据的可靠性与精度，尤其是城市高楼林立、高山峡谷等很可能遮挡信号处，测量数据很容易出现偏差。对此，需要配合星历预告完成测量作业。②作业半径比标称距离小、数据链传输受限制和干扰问题。数据链为传送RTK测量数据的主要途径，若遇到较高建筑物或高山无法顺利完成数据链的传输，此时应尽可能提高基准站海拔使其位于测量区最高点。③测量稳定性与精度问题。对于自然环境RTK测量的要求较低，但卫星运行状况很容易对测量作业产生影响，使得测量精度降低，为提高测量精度可以增加校核次数或多次反复测量。

3结语

水利测量中RTK技术的应用保证了测量结果的准确度和可靠性，为水利勘测设计和保证后期的顺利施工提供数据支撑，对推动水利事业发展和自动化、智能化测量系统的搭建奠定了基础。实际测量过程中为确保测量精度，应正确使用仪器、提高计算精度和工作人员责任心。所以，研究分析RTK技术优点、原理以及作业中常见问题的解决方法，可为水利勘测设计和质量、进度、安全目标的实现提供重要保障。

参考文献:

[1]王俊艳.GPS技术在水利工程测量中的应用研究[J].科技与生活，2011（17）：179-179，198.

[2]范会平.GPS-RTK技术在水利工程测量中的应用[J].价值工程，2014（24）：101-101，102.

[3]黄良，饶烨.RTK测量技术在基础控制测量的应用与体会[J].中国勘察设计，2010（09）：36-40.

[4]宋德军.RTK技术在水利工程测量的作用分析[J].河南水利与南水北调，2014（20）：25-26.

[5]闫志刚，张兆龙，赵晓虎．GPSRTK作业模式原理及其实用技术[J]．四川测绘，2001，24（02）：66-69．

[6]王晓光.抚顺县农村水利工程现状、存在问题及建议[J].水土保持应用技术，2013（02）：32-34.

[7]齐士强.水利工程质量监督管理存在的主要问题及对策研究[J].黑龙江水利科技，2019，47（07）：232-234.

作者:游兴彪 单位:抚顺市水利建筑工程处