RTK测量技术在灌区改造工程中的应用探讨

庄培泳

（潮州市潮水水利水电勘测设计有限公司，广东 潮州 521000）

0 引言

近年来，在空间技术不断发展的基础上，基于卫星的GPS测量技术也获得了长足的发展，并从最初的简单定位演变为当前的快速精准的数字化测量工具。作为GPS测量技术的一种，RTK（Real Time Kinematics）主要通过对GPS数据的动态实时差分计算，在野外实施测量过程中将点位精度精确到厘米级[1]。就本文而言，主要采用在测量区域内设立基准站，而移动站则按照预先设定的时间间隔和测距在不断运动中连续自动采集，该模式常用于水下地形、河道断面、工程开挖边线定位及大面积滩地等的测量的作业模式，RTK测量技术下无需进行加密测量，首级控制测量过程中也无需考虑通视方向点及加密控制。只需将移动站设置于所需控制点位置便可瞬间测得类似测导线、测图根等的三维坐标。

1 灌区概况

潮安区粤东灌区续建配套与节水改造工程位于广东省潮州市潮安区江东镇。测区东起潮安区江东镇大关电排站，西至韩江潮州水利枢纽江东进水闸。流经柚园、元巷、村头、独树、上庄、吴杨联村、井美、龙口、蓬洞等自然村。镇区处于韩江下游，潮安区东南端，四面环水，俗称“溪中”。江东镇北接潮州市区，南通汕头市澄海区，是潮州市、汕头市澄海区、汕头经济特区的交通枢纽。镇域面积38.4 km2，耕地面积14.93 km2，人口6.98万人，共辖29个行政村，1个居委会。镇区道路交通比较发达、方便。该灌区横跨于镇区南北。本次镇区测量范围是：地形图测量范围为沿渠道两岸各50 m，渠道横断面测量间距约50 m，渠道长度约12.00 km，地形图比例尺1∶1000。

2 测量过程

2.1 基准站设置和移动站作业

灌区续建配套与节水改造工程RTK测量系统由基准站、移动站及记录手册构成。基准站主要包括GPS一体化接收机和天线、电台、电缆、电瓶、三脚架、发射天线、基座等。移动站则由GPS一体化接收机和天线、对中测杆、蓝牙手薄、记录仪等组成。

就基准站的设置而言，除应符合稳定、开阔、远离信号干扰源和多渠道反射源等GPS点基础性的选址条件外，还应考虑技术的适用性和数据链的稳定性，尽可能选择GPS网点和转换参数拟合点，高程数据精准的控制点，切忌任意设站而增大传递误差；尽可能选择地势高的控制点，设置好GPS接收机后将发射天线与电台连接，手簿启动的同时设置转换参数，便可完成基准站设置。结合灌区改造工程测量实际，在项目区内共设置两座基准站。

组装好移动站和接收天线后便可开始碎部测量，当测点数据产生固定解时，输入地物编码并将其存储于手薄，结束单点测定。

2.2 参数转换

求取转换参数是进行RTK测量作业的基础性环节，GPS测量主要获得的是WGS84坐标系所对应的点位与坐标差，但工程测量实际需要的是地方坐标系所对应的格网坐标，为此必须运用转换参数将WGS84坐标转换为地方网格坐标[2]。在进行本工程碎部测量前，结合控制点布设情况以及测量区域地形地貌变化特征，选择测量区域边沿位置分布均匀的三个控制点，以控制点当地坐标为依据，先通过GPS测出对应点的大地经纬度坐标，利用坐标转换软件进行当地坐标转换参数的求解，待检验精度符合拟测量等级，便可开展正常作业。灌区续建配套与节水改造工程转换参数情况见表1。

表1 灌区改造工程转换参数情况

2.3 作用半径

以能获得厘米级精度窄带固定解的有效范围为依据进行RTK作用半径的判断，也就是说在作用半径以内，与基准站距离越近则精度越高，超出作用半径范围以外则定位精度呈台阶式下降趋势，此种情况下GPS所求得的宽带解仅为分米级精度。

在大功率状态，RTK测量7 km半径范围以内所获得的窄带固定解高程与几何水准高程吻合较好；7 km半径范围以外，RTK窄带固定解高程与几何水准高程之差在0.1 m以上。在小功率状态，RTK测量半径仅为2 km，在此范围内卫星信号明显减弱，且当基准站和移动站之间存在阻隔障碍物和干扰信号时将严重影响数据链的稳定性，为此可以考虑：尽可能抬高基准站和移动站天线的架设高度，同时移动基准站并缩小其与基准站的间距，在地形地类遮挡的特殊地段增设中转站；为便于数据链信号和卫星信号的接受，应将RTK基准站设置于有效测区内的最高控制点，并保证控制点间距在RTK有效作业半径2/3范围内；遮挡物较多或卫星较少时，很可能出现失锁，影响固定解的解算精度[3]，此时可以考虑配合使用全站仪。

2.4 测量数据精度检验

RTK定位过程中的直接观测边难以形成图形闭合，可靠性不高，必须加强对作业过程精度的检验以控制高粗差率。通过检测测量区域内部分控制点误差，进行工程平面与高程测定结果精度是否符合工程实际的判断。平面测量误差检核：

本次灌区改造工程共检核了50个控制点，其平面测量误差和高程测量误差检核成果均在《工程测量规范》（GB50026-2007）限差内，检核结果与已知点成果的平面测量误差≤±0.2 mm（图面）、0.2 m（实地）；高程测量误差≤基本等高距的1/5，0.2 m（实地），测量结果完全满足工程测量技术要求。

高程测量误差检核：

3 结果讨论

1）灌区改造工程常规测量的先行工作是整体控制测量，在整体控制测量的考虑下随后进行一二级导线的局部加密控制测量，最后再进行图根控制。RTK测量技术下无需进行加密测量，首级控制测量过程中也无需考虑通视方向点及加密控制。只需将移动站设置于所需控制点位置便可瞬间测得类似测导线、测图根等的三维坐标。RTK测量技术有助于提高整体控制测量工作效率和精度、降低劳动强度。

2）灌区改造工程碎部测量工作至少需要两名操作人员，其中1人在测站看镜，1人司尺，同时接受看镜人员指挥，人员设置主要受到测线长度和通视情况等限制。RTK测量技术野外碎部点的采集工作单人操作即可完成，移动站则通过蓝牙手薄实现截尺修改、编码输入、地物地类自动记录等。有效测距通常为12 km～15 km，在采集范围内的沙滩、山地等编码碎部点，司尺将手动采集模式调整为自动模式，并设置距离、时间等采集参数，测量过程更加便捷。

3）常规测量应先在室内计算好所需放样的元素，实地放样过程中司尺人员在测站指挥，其余人员密切配合，方能完成放样工作。RTK测量技术具有实时定位功能，司尺人员单人操作便可标出直线、曲线、特征点，快速完成复杂的放样工作，无需指挥。移动站人员所携带蓝牙手薄中的放样程序能准确显示实测点和放样点间的三维坐标与距离，使野外测量工作更加便捷。

4）断面测量过程中，常规测量往往会遇到断面桩无方向点或需设置大量分站方可完成一条断面测量等问题，而在RTK测量技术中，通过一体化接收机和蓝牙手薄的配合应用，便可实时获取断面三维坐标数据，不考虑通视方向和分站测量的情况下，有效解决上述断面测量难题，此外，蓝牙手薄所显示的断面测量结果能够直观反映断面状况和实时地形，真正实现所测即所见，内业工作量大大减少。

4 结语

本文在对RTK测量技术工作原理及技术优势进行深入分析的基础上，以潮安区粤东灌区续建配套与节水改造工程为例，进行了RTK技术在本灌区工程地形图测量领域应用的探讨，具体包括基准站设置和移动站作业、WGS84坐标系所对应的点位与坐标差向所对应的地方格网坐标参数的转换、作用半径的判断以及测量数据精度的检验，结果表明，RTK数字化测量技术下，无需进行图根控制，不受通视条件和视距等的约束，无需频繁变更测站，只需要待基站架设完毕在信号覆盖范围内全力跑点，通过蓝牙手薄便可实时了解点位精度，数台接收机同步工作，不影响接受精度，不产生误差累积。RTK数字化测量在提升测量精度、杜绝返工、方便快捷、省时省力、大大节省测量时间等方面技术优势明显。