水利工程测量中GPSˉRTK技术的应用

王巍

（信阳市水利勘测设计院，河南 信阳 464000）

0 引言

在以往开展水利工程测量工作的时候，都是运用传统测量的方式，不仅使测量人员受到不同地质条件的影响难以有效开展测量，也会严重影响到测量的效率和效果。但是通过对GPSˉRTK技术的运用，可发挥出其不受复杂地形限制的应用优势，既能保障测量工作的顺利开展，还能保障测量数据的精确性，十分符合现代复杂与高质量的水利工程建设需求。水利工程勘测设计者应深度探究GPSˉRTK技术的应用优势，将其有效地运用到实际的水利工程测量工作之中，为水利工程各个施工区域的建设提供精确的测量数据支持，促使水利工程及其建设质量的不断提升。

1 关于GPSˉRTK技术的概述

1.1 GPSˉRTK综述

全球定位系统（global positioning system,GPS）在应用过程中的作用较为突出，在系统中属于圆形轨道。卫星导航系统配合着通信技术来满足当前的实时信息传递要求。全球定位系统在20世纪70年代在陆海空中的应用非常广泛，配合定位系统快速传递对应的信息，同时也可以满足实时和全天候的工作要求，并且开发出对应的导航功能，用于情报的搜集和应急通讯等一系列的军事活动，属于重要的技术方案。经过多年的发展，在1994年全球覆盖率高达98%，基础卫星布置设施已经初步完成，其中包含了地面监控系统和GPS信号机等[1]。在这一技术方案使用的过程中，落实动态化的工作原则，实时地监控对应的数据，避免对后续的信息管理造成较为严重的影响，并且可以控制体重数据的准确性。当出现信息偏差信息时，要再一次进行日常的信息传递直到符合对应的工作要求。

RTK技术是常见的GPS测量方法，由以往静态测量转变为动态化的测量，并且精准度能够达到厘米级，在野外测量中利用这一方法能够获取较为准确的数据。该技术采取了载波相位动态实时拆分技术，可实现全天候和高经准度的测绘模式，广泛地融入大地测量以及工程测量等不同的环节中，获取更加准确的数据，为各项活动的实施提供重要的保障。因此在实际工作中需要充分发挥这一技术方案的优势，与GPS技术搭建组合式的技术方案，快速得出最终的数据信息，全方位地符合当前的工作要求[2]。

1.2 GPSˉRTK技术的原理

为保障GPSˉRTK技术能有效运用到水利工程之中，在实际工作开展之前需要掌握技术的原理，把握核心的技术要点，从而使各项工作可以更加有序的实施。在技术使用的过程中，需要先将接收器放在基准站中之后，再配合着其他的接收器，搭建组合式的测量模式，并且在同一时间内发出对应的信号[3]。基站将实时的将测量载波相位观测值录入计算机平台中，之后传递到流动站中进行拆分处理之后，再确定基准站和流动站的基站向量，之后再绘制对应的坐标，通过坐标之间的转换得到不同的数值，有效提高了技术的使用效果，保证最终数据的准确性。因此工程部门应掌握好GPSˉRTK技术的应用原理，运用其高效的开展测量工作[4]。

2 GPSˉRTK技术的几大优点

2.1 GPSˉRTK技术具有较高的测量精度、适用性强

因水利工程的工作量大，这就使得其测量难度非常大，当测量人员运用传统测量方式的时候，不仅会耗费大量时间和精力测量，还会受天气和地形的影响无法开展测量工作，其测量进度十分缓慢，效果也不佳。但是GPSˉRTK技术却有着高测量精度和适用性强的应用优点，运用其开展水利工程测量，能够大幅减少受天气或环境影响导致测量数据准确性不佳的状况，减少测量误差，水利工程在开展测量定位时主要使用GPSˉRTK技术，精准度较为优良，甚至是能够达到厘米级别。可见其十分值得被运用水利工程测量中[5]。

2.2 GPSˉRTK技术具有较高的灵活性和较短的观测时间

高灵活性和短观测时间也是GPSˉRTK技术的重要优点，通过运用GPSˉRTK技术开展测量工作，卫星对观测点的进行连续和快速的测量，工程部门无须耗费大量的时间在观测工作之中，使得后续的水利工程建设自然也能更加快速与高效地开展。GPSˉRTK无须各个测量站点通视，受地形、天气等外界因素的干扰也少。可以达到随测随走。灵活的GPSˉRTK技术是传统测量技术所无法比拟的，大大缩短了观测的时间。

2.3 GPSˉRTK技术具有高效率的优点

现阶段，GPSˉRTK技术在使用期间可以减轻水利数据测量人员的工作压力，减少水利工程整体人工测量所需的成本投入，测量的效果也比传统测量方式更高，这也是该测量技术的重要优势。测量人员只需合理地运用智能化的GPSˉRTK技术，就可以实现简单操作和高效水利工程测量，测量所需的人力、物力和财力都能有效地降低，其水利工程的经济效益就会更高。

3 GPSˉRTK技术在水利工程测量中的具体应用

3.1 GPSˉRTK技术在布设控制网工作中的应用

水利工程测绘首先要布设好测绘控制网，控制网的合理性及准确性将直接影响水利工程测绘的精度与进度。一旦其控制网没有得到合理的设计，就会使GPS网之间的误差无法得到控制。在以往测量的过程中，主要是利用全站仪和水准仪来进行操作，但是这些设备对人工依赖度较高，其观测效率会十分低下，存在一定的不确定性，测量工作还经常会遇到各类突发情况导致测量工作质量受到较大影响，难以为水利工程建设提供准确有效的测量数据。GPSˉRTK技术很好的弥补了这些缺点，水利工程部门严格地按照工程测量规范要求，对GPS控制网进行合理布计，对其测区范围、精度和测量时间的合理设计，使其能达到水利工程的测量要求，严格按照国家基本GPS控制网精度指标进行设计，能更高效地开展测量工作，使其测量精度也真正符合工程要求，保障其测量的实效性和精确性。

3.2 GPSˉRTK测量技术在渠道测量中的应用

渠道测量是水利工程测量的重要内容，渠道测量包括渠道的纵横断面测量与渠道建筑物测量。传统测量渠道纵横断面方式需要水准仪与全站仪相互配合来获取高程与距离，在不通视的情况下传统的测量需要不断变换测量位置进行测量，使用GPSˉRTK技术能够快速获得距离与高程，大大提高渠道纵横断面测量的精度和效率，且保证精度达到厘米等级。渠道建筑物的测量主要是建筑物的地形地貌和尺寸的测量，传统的地形测量至少要求2～3人配合操作才能完成，对点位的通视，测量的环境都有一定的要求。而采用GPSˉRTK技术测量地形只需要一个人携带仪器在地形特征点上待上1～2s，输入特征编码通过电子手簿进行记录，把数据采集完成后回到室内通过专业的制图软件就可以完成地形图的绘制。GPSˉRTK技术对点位之间的通视没有要求，同时也减少了人工的投入，大幅提高了测图效率。

3.3 GPSˉRTK测量技术在大型水工建筑物的变形监测中的应用

水利工程是一项系统性和复杂性极强的工程项目，实地地形、地貌、地址特点情况复杂易变，大型水工建筑物在运行一段时间后受水的压力、地基的自然沉降等，建筑物会发生一定的形变与沉降，如果不能及时发现建筑物发生的形变，就可能就会引起安全事故。与传统测量方案相比，GPSˉRTK测量的优势较为突出，只需要将GPS装置固定在对应的测量表面，不需要在现场进行读数，与通讯系统相结合，通过长时间的观测直接获取三维数据，把观测数据发回服务器，通过软件就能直观分析出建筑物的形变情况。不用再长期耗费人工观测去监测建筑物的形变。GPSˉRTK可以长期不间断地监测，能提供大量观测数据，数据精度高，观测方便，反馈及时，对大型水工建筑物的变形监测起到很好的作用。

3.4 GPSˉRTK测量技术在水下地形测量中的应用

在水利工程建设中进行测量时，需要按照现场情况确定当前的测量方案，由于水下地较为复杂，并且不易到实际位置进行测量，故测量难度较大。如果仍然采取传统的测量方案，不仅会耗费大量的时间，也会导致最终结果的准确性无法得到充分的保证，甚至是还会引发一系列的情况。用GPSˉRTK技术与计算机、测深仪相互配合，在特定的测量船上沿着测量范围内进行坐标定位与深度测量。之后利用设备自动化获取对应的数据，录入计算机中，自动生成水下地形图。利用GPSˉRTK技术有效减低工作难度，节约了测量的时间与成本，也提升了测量的精度。

4 在水利工程测量中采用GPSˉRTK技术需要注意的问题

4.1 布设控制网应遵循的原则

在进行水利工程测量时，布设控制点的位置因选在交通较为便利，周围障碍物较少，视野比较开阔的区域，在交通便利的位置设计控制点，就可以使测量人员便于运用联测法开展大面积的测量工作，其测量工作的效率和效果将会得到有效提升。另外，所布设控制点的地面基础一定要坚固，能够很容易及时找到，以便进行下次测量，同时要保存好控制点的具体位置。测量点要选在200m以内没有功率大的无线电发射源区域，要使测量点选在距离大于等于50m的高压线区域内，以此减少高压线对GPS信号的运作影响。同时测量点还应避开大面积水域的位置上，这样做的目的是为了避免出现各种路径效应。同时要尽可能地选择旧的测量点，这样能够更好地保障其所获得的数据的完整性和稳定性，更高效地开展测量工作。并且还要在GPS网点上铺设标志性的标石，要使标石更加稳定长久，埋设好标石之后做好标记更新其选点网图。同时也要选择好最佳的观测时间段，划分好观测区域，可以适当地采取分区观测措施。

4.2 GPSˉRTK测量技术进行外业测量需要注意的要点

在运用GPSˉRTK技术实际到野外进行观测的时候，进行外业观测操作前期，需要按照科学规范的操作流程来保证其安全性，也要记录和保存好机载储存器中的数据信息。同时在进行外业观测时，还要定期地做好备份处理，在进行测量计算时还可以采用平差方式对相关数据进行处理，达到连续同步测量的要求，这样才能够使GPS测量技术更加智能化和自动化。

在运用GPSˉRTK技术实际观测的时候，水利工程测量部门还需制定出科学合理的观测技术指标，以及科学合理的观测规范行为，以保障测量人员能严格地按照规范开展测量工作，避免其因观测行为的不合理和不规范，对观测结果产生不良的影响，最大限度发挥出GPSˉRTK测量技术优势，为水利工程的建设提供高的效率和高的质量。

4.3 选择高素质与高能力的测量人员

为将GPSˉRTK技术真正高效地运用到水利工程测量工作之中，工程部门应正确认识到测量人员工作能力的高低会影响到测量工作的开展，应加强对测量人员的选拔，使所选拔的测量人员都能正确地认识传统测量技术与GPSˉRTK技术的不同，以及GPSˉRTK技术的应用价值，改变传统的测量理念和方式，严格地按照GPSˉRTK技术的要求开展测量工作，从根源上消除测量人员的陈旧测量思想，避免无法有效运用GPSˉRTK技术开展测量工作的不良问题。而且工程部门还需注意对测量人员进行培训和管理，避免其对GPSˉRTK技术掌握不到位而机械化地运用GPSˉRTK技术开展测量工作，通过对其培训，使其能熟练与高效地运用GPSˉRTK技术进行测量，并根据测量现场出现的问题灵活地应对与解决测量问题，以保障GPSˉRTK技术的运用价值。并通过严格地管理其测量工作，使其不会出现为了谋取自身利益而不负责地开展测量工作的不良现象，使其能真正融入测量工作之中，做好自己的岗位工作，使GPSˉRTK技术测量在水利工程应用中得到有效保证。

5 结语

综上所述，在水利工程测量工作中，合理地运用GPSˉRTK技术，是确保其测量精度与效果的重要前提。水利工程部门应认识到GPSˉRTK技术的各种应用优点，明确其测量步骤和测量方法，注意运用其在开展测量时的问题，以将GPSˉRTK技术高效地运用到水利工程的各个环节的测量工作之中，以高精度的测量数据和高效率的测量优势，使水利工程能得到高质量的建设，更加安全高效地投入使用与运行中。