水利工程测量RTK技术应用分析

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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