全站仪+RTK测图在水利工程勘测中的应用

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【摘 要】全站仪+rtk测图作为工程测量的有效方法，具有操作便利，测绘精度较高，且可得出明确的三维坐标等诸多优势，在水利工程勘测实践中的测量控制，工程放样及绘图等环节得到了广泛运用，有效提升了水利工程勘测质量和效率。本文从RTK测量方法的特点入手，结合相关实例，对全站仪+RTK测图在水利工程勘测中的应用加以探究。

【关键词】全站仪；RTK；水利工程；勘测；应用

随着我国测绘技术的发展，现阶段在水利工程勘测中，全站仪+RTK测图技术得到了普遍应用，有效提高了勘测精度及勘测效率。水利工程勘测的目标及任务是通过形成一定比例的地形图及及水利工程建设的断面图，对水利工程设计及建设提供数据参考。因此，如何测绘得出精度更高，数据更准的勘测结果，就成为水利工程勘测人员着重研究的课题。

一、RTK技术基本概况

RTK技术，也可称为实时动态测量技术及载波相位测量技术，英文全称为Real Time Kinematic，RTK技术有效结合了GPS测量技术和数据传输技术，是一项实时差分的测量技术[1]。RTK技术的实施步骤为：将GPS接收机设置于基准站，连续观测能够辨识的GPS卫星，借助无线电设备对观测得出的数据进行实时传输，并由流动站实时接收。位于流动站中的GPS接收机获取到GPS卫星信号时，能够对由基准站中传输而来的观测数据进行无线电接收，之后采用相对定位原理方法，对整周模糊度加以实时解算，从而得出流动站所处的三维坐标。

GPS接收机、用于数据传输的设备、相关的软件系统共同组成了RTK系统。GPS接收机是信号捕捉及生成的终端；用于数据传输的设备主要指发射电台（基准站）和接收电台（流动站），它们是能够确保实时动态测量有效实现的重要设备；相关的软件系统主要作用是对流动站所处的三维坐标加以实时解算。

RTK技术在对由GPS接收机所接收到的信号进行相关处理之后，可以得到WGS-84坐标，而WGS-84坐标系又属于空间直角类型的坐标系，需要对其加以转换，使其变为平面直角类型的坐标系，并得出坐标信息和高程信息[2]。要实现以上坐标系间的转换，就要借助坐标系之间的转换关系式加以实现，而坐标系之间的转换关系式中的参数会随着区域的变化而变化，因此，要准确获取坐标参数，尤其是在野外测量作业时，需要在基准站中GPS接收机软件控制系统中将测量区域所对应的坐标系之间的转换参数先行输入。

RTK技术在测量特点上具备了观测用时较短，坐标实时解算较便捷等优势，突破了原有的静态测量、动态测量及快速静态测量在坐标解算环节的滞后性。在静态测量的模式下，实时动态定位可以将定位范围在15km之内的物体加以精准定位，定位误差不超过2cm，从中可见，在地图测绘环节，采用RTK技术，可以极大地促进勘测效率的提升，在工程建设前期勘测阶段能起到极为重要的信息先导作用。

二、结合水利工程勘测实例，探究全站仪和RTK测图的应用实践

RTK技术除了在水利工程勘测中发挥了重要作用外，在我国的高压电传输系统及电网建设环节也能起到保障作用，如我国实施的皖电东送工程，就采用了RTK技术，在电力勘察、电力施工及放样环节凭借其高精度、实时快捷的优点，为工程的顺利开展提供了信息参考依据。本文着重对全站仪+RTK技术在水利工程勘测中的应用加以探讨。

在舒兰境内松花江江堤险段加固工程中，在工程实施前的勘测阶段，就主要运用了全站仪+RTK技术，在较短的时间内得出了工程涉及到的地形图及工程的横断剖面图，为较为紧迫的工程任务提供了高质量的勘测成果，有效保障了松花江江堤的安全稳固。在该项水利工程勘测过程中，全站仪+RTK技术的有效运用主要体现在以下几个方面：

（一）图根控制测量环节

松花江江堤险段加固工程中，在对图根进行控制测量时，侧区位置和控制点相距较远，此时采用全站仪进行导线法处理无法满足时间要求，此时工程勘测组就运用了RTK技术，在快速静态测量这一模式下进行观测。

具体实施流程如下：在相应的待测点上设置GPS流动站，采用静止观测方式，卫星信号被GPS流动站接收时，由基准站传输而来的观测数据能够被内置电台有效接收，此时结合相对定位这一原理，对载波相位形成的观测值加以实时差分，可获得流动站和基准站之间的坐标差（X），此时通过坐标差和基准站所处的坐标，可以得出流动站所处的WGS-84坐标。在得出这一坐标后，借助点校正获取工程区域对应的坐标转换的参数值，然后通过坐标系间的转换关系式，即可得到所要勘测的流动站的具体三维坐标及其对应的精度范围。在对载波相位整周模糊度加以解算，求得固定解时，观察得出的解算结果是否具备稳定性，当对应的精度与工程勘测设计的要求相符时，保存解算的结果，完成这一勘测点的观测工作。通过采用RTK技术，完成这一过程的时间仅需5min。

在对坐标转换参数进行求解时，采用的方法是在勘测区域的两端设置两个控制点（Y93、Y95），在勘测区域内设置Y95这一控制点，借助Y95验证解算得出的坐标转换参数[3]。为有效保障RTK测量得出的结果准确有效，该工程勘测人员针对一些测站作了两次观测，在进行复测时，相关的观测结果满足工程要求，其中平面误差在2cm之间，高程误差不超过3cm，本工程图根控制测量得以高效完成。

（二）地形图测绘环节

在野外勘测中，在地形图数据的勘测及采集方面，全站仪因具备了测量三维坐标的功能，因此在地形图测绘环节得到了普遍运用。与全站仪相比，RTK尽管具备了精度高，速度快的优势，但野外作业时，受树林等自然因素制约，卫星信号容易被遮蔽，此时RTK技术在坐标的测量上就无法体现出其优势。而该项工程中，为了弥补这一缺陷，采用了全站仪+RTK的方式，有效保障了测量进度。

在该工程中较为空旷的侧区区域内，主要采用RTK技术，而在江堤附近，或防护林较为密集的区域，则采用全站仪加以观测。在进行勘测作业时，分两组人员负责全站仪及RTK的测量。当侧区离控制点较远时，勘测组人员一方面采用RTK进行控制点引测工作，另一方面全站仪测量组则通过假定坐标及高程系统开展测量工作，在测量工作完成后，利用图形处理软件对RTK控制点得出的坐标加以转换，极大节省了勘测时间。

三、全站仪+RTK技术质量控制措施

RTK技术主要受制于卫星信号质量，与GPS相比，在数据链传输环节也易出现误差，在其质量控制上主要采用重测比较法、检核比较法及电台变频检测法。检核比较法是借助全站仪或GPS，布置已知控制点，通过RTK对其坐标加以测算，然后对结果进行检核比较，出现误差及时纠正。重测比较法是对精度较高的控制点先加以重测，如无误再开展RTK测量工作。电台变频检测法通过建立多个基准站，流动站通过接收多个基准站传输的改正数据，将解算结果进行比较，从而判断测算质量水平。

结语：

全站仪+RTK测图技术能够有效弥补两者之间的不足，通过优势结合，提高了测量效率。在水利工程勘测中，除了要综合运用这两种测量技术外，还要做好相应的质量控制工作，保障勘测结果的准确性，时效性。

参考文献：

[1] 李旭成，郝明辉，包海雄，等.浅议GPS-RTK技术在水利工程渠道测量中的应用[J].中国水运（下半月），2010，（12）：179-180.

[2] 莫家玉.GPS-RTK技术及其在水利工程测量中的应用问题研究[J].科技视界，2015，（1）：154+210.

[3] 邓程文.GPS-RTK技术在水利工程测量中的应用[J].中国新技术新产品，2011，（3）：101.