探析RTK測(cè)量技術(shù)在水利工程中的重要應(yīng)用的論文

　　工程測(cè)量技術(shù)在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展歷程中有著極為重要的作用，它為我國的工程建設(shè)提供了強(qiáng)有力的保障。

　　但是隨著各種新的工程測(cè)量新技術(shù)的發(fā)展，對(duì)測(cè)量技術(shù)人員的要求也越來越高。在這種狀況下，就要要求我國的工程測(cè)量人員必須隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展不斷更新自己的技術(shù)水平，只有這樣才能夠?qū)π碌臏y(cè)量設(shè)備進(jìn)行正確的操作，在工程測(cè)量工作的開展中才能提供精確的數(shù)據(jù)，是工程質(zhì)量基礎(chǔ)保證。

　　一、RTK技術(shù)概述

　　1.實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)測(cè)量系統(tǒng)，是GPS測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合，是GPS測(cè)量技術(shù)中的一個(gè)新突破。RTK測(cè)量技術(shù)是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)，其基本思想是：在基準(zhǔn)站上設(shè)置1臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)所有可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測(cè)，并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測(cè)站。

　　在用戶站上，GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過無線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測(cè)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位原理，實(shí)時(shí)地解算整周模糊度未知數(shù)并計(jì)算顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。通過實(shí)時(shí)計(jì)算的定位結(jié)果，便可監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)站與用戶站觀測(cè)成果的質(zhì)量和解算結(jié)果的收斂情況，實(shí)時(shí)地判定解算結(jié)果是否成功，從而減少冗余觀測(cè)量，縮短觀測(cè)時(shí)間。

　　2.RTK測(cè)量系統(tǒng)一般由以下三部分組成：GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準(zhǔn)站的發(fā)射電臺(tái)與流動(dòng)站的接收電臺(tái)組成，它是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的關(guān)鍵設(shè)備。

　　3.軟件系統(tǒng)具有能夠?qū)崟r(shí)解算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)的功能。

　　4.RTK測(cè)量技術(shù)除具有GPS測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)外，同時(shí)具有觀測(cè)時(shí)間短，能實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)實(shí)時(shí)解算的優(yōu)點(diǎn)，因此可以提高生產(chǎn)效率。

　　二、求轉(zhuǎn)換參數(shù)

　　根據(jù)RTK的原理，參考站和移動(dòng)站直接采集的都為WGS84坐標(biāo)。參考站一般以一個(gè)WGS84坐標(biāo)作為起始值來發(fā)射，實(shí)時(shí)地計(jì)算點(diǎn)位誤差并由電臺(tái)發(fā)射出去。移動(dòng)站同步接收WGS84坐標(biāo)并通過電臺(tái)來接收參考站的數(shù)據(jù)，條件滿足后就可達(dá)到固定解。

　　在RTK應(yīng)用中，轉(zhuǎn)換參數(shù)大概分為校正參數(shù)、四參數(shù)、七參數(shù)和擬合參數(shù)。

　　四參數(shù)和七參數(shù)并不是一個(gè)概念，四參數(shù)是同一橢球不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。表示為⊿X、⊿Y、A(旋轉(zhuǎn)角)、K(尺度比)。七參數(shù)是兩個(gè)不同橢球之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，表示為⊿X、⊿Y、⊿Z、⊿α、⊿β、⊿γ、⊿K，三個(gè)平移、三個(gè)旋轉(zhuǎn)和一個(gè)尺度參數(shù)，是不嚴(yán)密的。四參數(shù)和七參數(shù)是不能同時(shí)使用的，兩者只能任選其一，那么在具體測(cè)量時(shí)怎么確定這兩種參數(shù)是一個(gè)關(guān)鍵的問題。

　　RTK直接測(cè)量的坐標(biāo)是屬于WGS84坐標(biāo)系，我們通常用的是國家標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)，但在不能精確求取七參數(shù)的情況下，可以把WGS84的原始經(jīng)緯度作為北京54的經(jīng)緯度處理，這樣一來就可以通過采集兩個(gè)或兩個(gè)以上的北京54已知點(diǎn)來求取四參數(shù)，高程就可以通過擬合的方法得到。

　　一般RTK儀器都提供了兩種求取四參數(shù)的方法：第一種是先采集控制點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)，輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)，軟件就會(huì)自動(dòng)計(jì)算出四參數(shù)并給出點(diǎn)位精度;另一種就是方法就是利用校正向?qū)У亩帱c(diǎn)校正方式，輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)后實(shí)時(shí)讀取當(dāng)前點(diǎn)坐標(biāo)，兩個(gè)點(diǎn)以上就可以求出四參數(shù)，將其保存后就可以應(yīng)用了。

　　三、1.GPS-RTK測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量與很多因素有關(guān)

　　如何提高RTK測(cè)量的數(shù)據(jù)質(zhì)量是關(guān)鍵。水利工程中有很多因素是不利于RTK測(cè)量的，我們必須采取一定才措施來避免這些因素。

　　測(cè)量控制的方法主要有：

　　(1)進(jìn)行點(diǎn)校正。利用已知點(diǎn)檢核所測(cè)得的區(qū)域點(diǎn)是不是正確的，利用實(shí)測(cè)已知點(diǎn)比較檢核RTK測(cè)量。如果發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題，立即采取措施改正，要將錯(cuò)誤消滅在現(xiàn)場(chǎng)中。

　　(2)重測(cè)對(duì)比。每次初始化完成后，先重測(cè)l～2個(gè)附近測(cè)過的RTK點(diǎn)或重復(fù)測(cè)量高精度控制點(diǎn)，經(jīng)過兩次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)在誤差范圍內(nèi)后，方可進(jìn)行重新RTK測(cè)量。

　　(3)電臺(tái)頻率控制。電臺(tái)是RTK測(cè)量的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，電臺(tái)的頻率是保證測(cè)量精度的關(guān)鍵。在不同地形或干擾源的條件下采用不同的電臺(tái)頻率，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

　　1.測(cè)量及放樣

　　參數(shù)求完之后就可以測(cè)量和放樣了。測(cè)量時(shí)只要將移動(dòng)站在特征點(diǎn)上對(duì)中整平，然后輸入點(diǎn)名和天線高即可。需要注意的是一定要在固定解的狀態(tài)下，否則測(cè)出來的數(shù)據(jù)誤差會(huì)很大，如果在樹林里面或者遮擋比較嚴(yán)重的地方就需多等一會(huì)，也可將碳釬桿升高或者選擇衛(wèi)星信號(hào)好的時(shí)段去測(cè)。

　　放樣是有點(diǎn)、直線、道路的放樣，放樣的坐標(biāo)可以是直接輸入或通過電腦導(dǎo)入兩種方式，點(diǎn)的放樣比較簡(jiǎn)單，選擇好要放樣的點(diǎn)后按照方向的指示就可以找到藥放樣的點(diǎn)位了。直線放樣的話要先建立直線，然后根據(jù)偏距和里程即可。道路放樣相對(duì)要復(fù)雜一些，要先進(jìn)行道路設(shè)計(jì)，方法有兩種：一是元素法，二是交點(diǎn)法。一般建議使用元素法來設(shè)計(jì)，按照“點(diǎn)—直線—緩曲—園曲—緩曲—直線”的順序把元素?cái)?shù)據(jù)輸入手薄，生成道路文件。最好是在電腦里把文件處理好，再導(dǎo)入手薄，減少出錯(cuò)率。設(shè)計(jì)完之后就可以通過自動(dòng)計(jì)算好的坐標(biāo)去放樣，同樣根據(jù)里程和偏距去找，偏距是左負(fù)右正。

　　2.數(shù)據(jù)傳輸

　　在將數(shù)據(jù)傳出之前，需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成需要的數(shù)據(jù)格式和類型，例如成圖需要的.dat格式、.txt格式等。然后通過兩種方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上。

　　方法一：安裝同步軟件，用數(shù)據(jù)線連接手薄與電腦，連接成功后即可通過手薄的路徑把數(shù)據(jù)傳輸出來。

　　方法二：將手薄的USB端口設(shè)置成U盤模式，將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)復(fù)制后在SD卡里面粘貼，然后用數(shù)據(jù)線路徑手薄與電腦，直接在SD卡上將數(shù)據(jù)拷貝出來即可。

　　3.注意事項(xiàng)

　　在儀器具體操作時(shí)，需要注意以下事項(xiàng)：

　　架設(shè)參考站時(shí)，如果是大電臺(tái)，一定要注意電瓶的正負(fù)極，先連接電瓶端，檢查無誤后再連接主機(jī)和電臺(tái)，如是內(nèi)置電臺(tái)，最好將儀器架設(shè)在比較高的地方，測(cè)量前要檢查一下參考站的工作狀態(tài)是否正常。

　　移動(dòng)站狀態(tài)檢查，各種顯示是否正常，手薄工作狀態(tài)是否正常，常規(guī)界面應(yīng)顯示點(diǎn)號(hào)、坐標(biāo)、精度、衛(wèi)星狀況、電臺(tái)通道(與參考站一致)及信號(hào)強(qiáng)度等。

　　如果測(cè)量中出現(xiàn)問題，要根據(jù)具體情況來分析原因。如果手薄下方顯示無數(shù)據(jù)，表示手薄與移動(dòng)站沒有連接;通道號(hào)沒顯示或顯示與參考站不一致的通道號(hào)，用電臺(tái)設(shè)置切換到一致的通道即可;如果總提示ID號(hào)有變化，則表明基準(zhǔn)值被動(dòng)了或者電臺(tái)串頻了。

　　RTK測(cè)量技術(shù)還有很大的發(fā)展空間，操作方法也會(huì)越來越簡(jiǎn)單，但是要更好的應(yīng)用RTK技術(shù)，還是要測(cè)量人員親身體會(huì)其原理和性能，對(duì)各種情況做到心中有數(shù)，這樣才能有效地保證RTK測(cè)量精度，提高作業(yè)效率。

　　4.RTK技術(shù)的應(yīng)用前景

　　實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位有快速靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩種測(cè)量模式，兩種定位模式相結(jié)合，在水利工程中的應(yīng)用可以覆蓋勘測(cè)、施工放樣等前端數(shù)據(jù)采集。

　　5.快速靜態(tài)定位模式

　　要求GPS接收機(jī)在每一流動(dòng)站上，靜止的進(jìn)行觀測(cè)。在觀測(cè)過程中，同時(shí)接收基準(zhǔn)站和衛(wèi)星的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)解算整周未知數(shù)和用戶站的三維坐標(biāo)，如果解算結(jié)果的變化趨于穩(wěn)定，且其精度已滿足設(shè)計(jì)要求，便可以結(jié)束實(shí)時(shí)觀測(cè)。一般應(yīng)用在控制測(cè)量中，如控制網(wǎng)加密;若采用常規(guī)測(cè)量方法，受客觀因素影響較大，在自然條件比較惡劣的地區(qū)實(shí)施比較困難，而采用RTK技術(shù)可起到事半功倍的效果。

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