1、1水利工程测量方法探析摘要: 主要介绍了应用 GPSRTK 结合测深仪进行水下地形测量的基本方法、设计思路以及提高精度保证数据可靠性的注意事项,阐述 GPS RTK 技术在水利工程测量中的应用,水利工程测量采用新仪器、新技术的高精度、高效率、简便的测量方法。 关键词：GPSRTK；数字测深仪；水下地形测量；数据采集 Abstract: The article introduces the application of GPS RTK in combination with sounder in underwater topographic survey, the basic method of
2、 design ideas and improve the accuracy of data reliability assurance considerations, expounds the application of GPS RTK technology in water conservancy engineering surveying, hydraulic engineering measurement using new equipment, new technology, high efficiency, high precision and simple method of
3、measurement. Key words: GPSRTK; digital echo sounder; underwater topographic survey; data acquisition 中图分类号：TV5 0 引 言 全球定位系统（GPS）自问世以来,作为测量定位新技术，广泛应用于陆海空领域的导航和定位测量，在大地测量及工程测量应用领域中产2生了前所未有的影响。随着 GPS 技术不断发展，其应用已遍及各种测量领域，特别是 GPS 实时动态差分 RTK（Real-TimeKinematic）技术的迅速发展和完善在常规测量领域里越来越得到广泛的应用。 1 水利工程测量重要性分析
4、所谓的测量学指的是以人类实践经验为依托，同时又有很高的时代性能的一门综合性的科学。人类的生产生活离不开测量工作。在具体的测量工作中；不论项目是大是小，系统的工程测量、水利工程测量和大面积测绘等，都少不了测量技术，测量工作对水利工程的影响最为突出。在工程建设规划设计的阶段，测量技术主要提供各种比例的地形图和地形资料，还要提供地质勘测、水文地质勘测和水文测量的数据；具体投入施工时，要把上述完成的设计转化为我们施工的基础，即根据工程现场地形和工程性质，建立完整的施工网，逐步的将图纸的内容转化为实际的方式。综上我们发现，整个的施工过程都离不开测量工作。因为对于一个工程，首先需要对建筑物进行定位，确定其
5、实际位置，之后确定准确的标识从而确保工程顺利实施，以保证工程日后正常运行。基础设施完毕后，还要进行工程变形测量，即对整个工程正常运行进行跟踪测量，来保证整个工程的运行。当建筑开始运行时，我们仍然不能忽视测量工作；这时我们一般是测量工程运行的现状，通过得出的数据及时的分析异常现象，并针对问题采取方法，以此来避免不必要的事故。总之，为了保证工程能够很好的进行，就必须做好相应的测量工序。 2 水下地形图的传统测绘方法 水下地形测量，就是利用测量仪器来确定水底点的三维坐标的过程。3水下地形图的传统测绘方法是：先在沿岸布设一定的控制点，在水域均匀地布设测点，通过陆地上的控制点进行定位，即测定出各测点的平
6、面位置，同时进行水深测量，即测量出各测点处的水深，从而得出各测点的高程。往往测深和定位这两项工作是独立完成的，即由两套作业人员、采用不同的仪器和工具独立进行，但这两项作业又是紧密联系的。在船上进行水深测量的同时，必须进行定位测量，也就是说，测深和定位应同步完成。此时测深所得的只是测点处的水深，还须解决将水底点的深度转换成高程问题。传统的解决方法是：在进行水下地形测量的同时，同步进行水位观测，以获取水位面高程。当测区的水位面随时间(或距离)变化较大时，要定期(或定距离)的进行水位观测，并利用观测所得时间(或距离)与潮位的对应关系，内插出每一时刻(或每一位置)的水位面高程；若水位变化微小或基本不发
7、生变化，无须内插，仅测量一个水位面高程即可。 3GPS RTK 技术概述 3.1 定位原理 RT K 系统由一个基准站、若干个流动站及无线电通讯系统三部分组成。基准站包括 GPS 接收机、GPS 天线、无线电通讯发射系统、供 GPS 接收机和无线电台使用的电源及基准站控制器等部分。流动站由 GPS 接收机、GPS 天线、无线电通讯接收系统、供 GPS 接收机和无线电使用的电源及流动站控制器等部分组成。实时动态差分 GPS 系统主要包括三个部分: 基准站、流动站和数据链。其工作原理可分为两部分阐述。 3.2 实时载波相位差分 4GPS 静态测量的方法是各个接收机独立观测，然后用后处理软件进行差分
8、解算。那么对于 RTK 测量来说，仍然是差分解算，只不过是实时的差分计算。也就是说，两台接收机( 一台基准站，一台流动站) 都在观测卫星数据，同时，基准站通过其发射电台把所接收的载波相位信号( 或载波相位差分改正信号) 发射出去;那么，流动站在接收卫星信号的同时也通过其接收电台接收基准站的电台信号; 在这两信号的基础上，流动站上的固化软件就可以实现差分计算，从而精确地定出基准站与流动站的空间相对位置关系。 3.3 坐标转换 空间相对位置关系不是我们要的最终值，因此还有一步工作就是把空间相对位置关系纳入我们需要的坐标系中。也就是说，要通过坐标转换把 GPS 的观测成果变成我们需要的坐标。这个工作
9、有多种模型可以实现，我们的软件采用的是平面与高程分开转换，平面坐标转换采用先将GPS 测得成果投影成平面坐标，再用已知控制点计算 2 维相似变换的四参数，高程则采用平面拟合或二次曲面拟合模型，利用已知水准点计算出该测区的待测点的高程异常，从而求出他们的高程。 3 RTK 与水下地形测量结合的优势 水下地形测量分为平面定位和水深测量两个方面。在 RTK 出现以前，平面定位常采用极坐标法、交会法及电磁波定位系统定位法等，精度低、定位与测深同步性差、作业效率不高等是这些方法共同的缺点。随着数字化测深技术的不断完善， “RTK+数字化测深仪”的组合日趋完善。它的优势具体表现在： 54.1 高精度。 R
10、TK 定位精度可达到厘米级，测深仪标称精度为1cm+0.1%。 4.2 同步观测。导航软件同步接收 RTK 定位信号和测深仪测深信号，并将处理后的数据存储在指定文件中。而传统方法在作业中不可避免地存在某种数据获得滞后的现象，它将严重影响测点质量。 4.3 实时定位。在水下地形测量作业中，主要采取断面法施测，如何控制测船在断面上行驶是关键的问题。以前的做法是以岸边设立的断面标志为基准，但是效果极差，这导致测点极不均匀、成果图质量较差。而“RTK+数字化测深仪”的组合用导航软件预置设计航线，作业时屏幕上显示实时定位信息及测船与设计航线的相对位置图，可准确导航。在施工放样#补测地形中此优点尤其突出。
11、 4.4 高效率。在目前普遍采用的“全站仪+测深仪”方式中，作业时，操作员必须始终跟踪目标，容易疲劳，跟踪质量很低，并且，全站仪与测深仪之间的数据通讯无法实现，内业处理比较繁琐。而“RTK+数字化测深仪”的组合中作业人员基本不必干预，定位、测深数据自动存储在指定文件中，实现了数字化、自动化，快速准确，人员劳动强度低。 4.5 适用性强。只要水域上空较开阔，卫星信号遮挡少，可全天候作业，极大地发挥了 RTK 的效能。 结 语 随着科学技术的发展，GPS-RTK 技术将会更加完善，GPS-RTK 技术的应用打破了传统的水下地形测量方法，不仅减少了外界因素对作业过程的过多干扰，而且降低外业数据采集的劳动强度和成本，提高了作业效6率，更重要的是大幅提高了测量点位的精度，使得水下地形测量这项工程变得简单、方便、快捷、轻松、高效、经济，可以全天候的实施测量工作。 参考文献： 1 原宜坤, 汪 洋. 谈 GPS RTK 技术在工程测量中的应用 J . 山西建筑, 2007, 33( 32) : 359360. 2 陈永奇, 张正禄, 等. 高等应用测量 M . 武汉: 武汉测绘科技大学出版社, 1996, 79- 88.
