RTK技术在水上测量中的应用

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摘 要：rtk是GPS测量技术中的一种新发展，在水上测量中广泛应用，本文将结合具体的水上测量工程实例，介绍这种新技术的特点、作业模式以及适用范围等，同时着重描述了RTK技术在水下地形测量或水上打桩定位中的应用，希望能对类似水上测量工程起借鉴作用。

关键词：RTK技术 水上测量 水下地形测量

中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（a）-0041-02

1 水上测量的特点

进行水上测量包括的内容有水下地形测量和水上物体定位导航两种。总结水上测量的特点主要有以下几点。

（1）在水上测量过程中需要应用仪器的组合使用，并且需要通过间接测量的方式。

（2）水上测量与陆地测量方式不同，陆地上进行测量可以采用转点作业的方式，但是在水上测量使用的仪器无法进行固定和架设，特别是在大片是水域中，因此在水上测量工程中，其基准站到流动站单站测量距离通常较远。

（3）相比于陆地，在水上进行测量，相同精度更能实现，同时实时性要求高。

2 RTK技术在水上测量中的应用

RTK是GPS技术中的一种，主要是通过差分GPS技术进行定位，是一种高效的定位技术，RTK是利用载波相位差技术，实时处理测站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集到的载波相位发送给移动站，进行求差解算坐标。

在水域中进行测量工作，通常是对水下地形的高程进行测量，通过高程的数据可以为设计提供上下地貌图或断面图。在水域的地带通常较为广阔，比如近水海域等。在这些水域中如果用传统的测量方法是很难实现该地区的测量工作。在宽阔的水域中是无法正常进行全站仪的使用的，同时在深水区，棱镜是无法正常发挥其作用的。因此在这些区域可以使用RTK技术进行测量，这样不仅节省了时间，同时还保证了测量精度。

2.1 水下地形测量

本工程为某一旅游港口，位于一座山附近，该山四周环水，水域的宽度约有1000 m，同时水深最大的地方可以达到150 m，为了能在这里进行该旅游港口的建设，施工前，采用RTK技术对水下的地形进行测量。本工程的水下地形测量工作主要有以下几个步骤：

（1）控制网的布设。

RTK技术是采用差分测量方式进行测量时，以数传电台作用距离为半径的，具有相当高的精度，可达到厘米级，因此采用RTK技术所需要布设的点较少。在本工程2 km2的范围内只需要布设三个控制点即可符合要求。其中一个控制点是作为基准站的架设，而剩下两个点是用来进行求转换参数的，起交换的作用。对于这三个已知点的相互关系是否正确，可以用这三个点本事的数据进行求解校核，同时根据这个三个点也可以进行七参数的求解。但是七参数的求解要求控制点具有很合理的分布形式，通常情况下，能够进行求解七参数的控制点应分别在测区的周边。控制点在布设时应尽量在需要进行测量的区域囊括在内，这样通过计算求解得到的参数才能进行测区模型的正确建立。为了检查高程模型的可靠性，对测区的三个已知点做了四参数相互检核，其检核结果如表1所示。从表1中可以知道，将第二组数据作为高程的校核点，对于测区的测量影响最小，而第三组数据则对测区的影响最大。

（2）水下地形施测。

在本工程中采用RTK技术进行测量需要用到两台南方9800GPS接收机，一台数传电台，其工作距离可以达到12 km，一台SDH213D数字测深仪。

①基准站设置。在RTK测量中，对于基准站的布置需要考虑的问题有以下几点：首先需要考虑基准站的布置环境，因为当GPS的信号经过长距离的传播之后，达到接收机时该信号已经相对较弱了；同时数传电台通常采用的电磁波功率小，频率高，波长很短，通常其传播距离的主要影响因素包括地球的曲率半径、天线高等。因此在进行基准站的布置时，应尽量避开高大建筑物的影响，同时避免各种电磁波的干扰，尽量将发射电台布置在一定的高度处，这样可以提高数传电台的作用距离。在本工程的测量中，通过综合考虑，是将基准站布置在导线点I02上。

②求转换参数。经过GPS测量所得到的数据其坐标形式时采用WGS284坐标，因此在进行RTK测量时，需要对所测量得到的数据进行坐标系的转换。在本工程测量中，需要将测量结果转换到当地坐标系中。首先应在I02点处进行基准站的布置，布置完成之后启动基准站，打开移动站，连接仪器开始进行测量。在有固定解的情况下测得I06和I08的WGS284坐标，并输入其对应的三个已知点的北京54坐标和投影变换的中央子午线数值。经过这些处理就可以得到坐标系的转换参数，这样就可以在本工程的测量中使用这组转换参数。

③碎部测量。在水域中进行GPS测量，需要应用到其定位和导航的两种功能，因此需要采用导航仪进行辅助。在水面上进行测量是没有参照物的，因此，需要按照预先设定好的航线进行测量的。在进行RTK测量时，需要先将移动站导航至测区的待测航线上，并对软件进行设置，根据具体情况考虑采用时间间隔或者距离间隔的采集方式，并设置好相关间隔，最后通过指挥移动站的方向即可进行RTK固定解数据的采集工作。软件中会自动对所采集到的坐标和水深数据进行自动保存。

④后处理。采用RTK技术进行测量，通过天线所得到的数据是实时的平面坐标和高程，通过测深仪所得到的数据是实时的水深，在测量记录这些数据之后，经过简单的运算即可得到具体点位的平面位置和高程。将这些测量所得到的数据导入成图软件之后即可进行编辑，最后可以形成清晰的水下地貌和断面图的效果图。

2.2 水上目标定位

在水上目标定位工作中应用RTK技术，主要是起到打桩货河道疏浚的作用，为了满足打桩的精密度要求，需要采用多台RTK移动站进行同时作业，一般采用2～4台。在船上根据目标中心的距离，经过精密的计算预先选定几个点，在多台移动站布置在船上预先设定好的位置。启动移动站，移动站将实时尽量这些点的坐标并传送给主控计算机，在主控计算机中经过一系列的处理之后即可计算出目标点所在位置及偏移量和偏移方向，并将计算所得到的结果传送给作用平台控制中心，最后对平台进行适当的调整，以保证目标点能够处在正确的位置上。

采用RTK技术在水上进行地质勘察时，应采用RTK对打桩船的具置进行实时的定位和控制，在打桩的作用过程中，采用RTK技术可以很好的进行作用船只位置的控制工作。

（1）RTK技术对于船只位置的控制精度可达到厘米级，偏移误差很小。

（2）测量工作中需要做好仪器的设定工作，其他就基本没有工作量。

（3）可以完成常规测量方式所不能达到的测量距离。

虽然相对于传统的测量方式，RTK技术具有一定的优势，但是在上空有遮挡的测区采用RTK技术，会受到很大的限制，同时在加大作业距离的基础上，如何提高测量精度也是一个需要考虑的问题。

3 结语

RTK作为GPS技术一种，其通过采取GPS技术进行定位。文章通过结合工程实例，系统地总结了RTK测量的技术特点、作业模式、适用范围。同时针对RTK在水上测量中的实施情况，而重点讨论了其具体的应用技术措施，为类似水上测量工程起借鉴作用。

参考文献

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[2] 王风雷，卢清平.GPS-RTK技术在水深测量中的应用[J].山西建筑，2010（7）：28-34.

[3] 沈杰.RTK技术在水下地形测量中的应用[J].科技信息（科学教研），2011（3）：28-34.