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探讨GNSS-RTK技术在水利工程测量中的应用

发表时间：2021/5/28 来源：《基层建设》2021年第2期作者：段百伟

[导读] 摘要：随着社会经济的不断发展，我国的水利工程也在进行不断地发展，其中，在水利工程中非常重要的一项内容就是测量，为了保证测量的精准性，则要将先进的技术应用进来。

        中国葛洲坝集团第一工程有限公司湖北宜昌 443000
        摘要：随着社会经济的不断发展，我国的水利工程也在进行不断地发展，其中，在水利工程中非常重要的一项内容就是测量，为了保证测量的精准性，则要将先进的技术应用进来。基于此，本篇文章主要对GNSS-RTK技术在水利工程测量中的应用进行深入的分析和探讨。
        关键词：GNSS-RTK技术水利工程测量
        前言：随着社会科技的进一步发展，我国的测绘信息技术也获得了非常大的发展和进步，在信息测绘中，非常重要的技术手段就是GNSS-RTK技术，其不但具备高精度的忒单，还具备全天候的优势，可以对三维坐标进行快速的获取，在测绘的各个领域之中，均被广泛的应用了进来。对于水利工程而言，将GNSS-RTK技术应用进来，可以使整个水利工程的测量工作效率和质量提升上来，使水利技术人员的负担进一步减轻，为后续水利工程的信息化建设和发展奠定了坚实的基础。
        1、GNSS-RTK技术原理及系统类型
        1.1、技术原理
        对于GNSS而言，其实际的定位原理，就是对天上的GNSS卫星信号进行接收，进而通过结算的方式获取到接收机与卫星之间的距离。对于GNSS卫星坐标位置而言，可以将微型星历借助进来，进行紧密求的，只要存在四颗及以上的观测微型，就可以将距离后方交会利用进来，对接收机的坐标进行获取。对于GNSS而言，其经常会应用到的测距信号非常多，不但有C/A码，还有载波相位等，但是在实际应用的过程中，由于大气存在延迟现象，以及接收机钟差问题等，无法对接收机与卫星之间的距离进行精密测量，无法使工程的需求得到满足，而将GNSS实时差分定位技术应用进来，可以使定位的精度进一步提高上来，进而满足实际的工程需求。
        RTK技术主要就是以载波相位实时差分为依据，进行定位的一种技术。对于RTK技术而言，其主要就是对基准站采集到的卫星观测数据进行利用，并且将无线通信或者是网络传输的方式，使其进一步传输到流动站之中，相应的流动站可以对卫星观测值进行同时的采集，将差分技术应用进来，进而获取到整周模糊度，以及差分改正数，然后再结算每一个历元，最终获取到流动站的坐标。在已知点上只要能获取到GNSS的坐标，并且通过RTK技术的应用，就可以将测区坐标改正参数计算出来，进而将流动站的正确坐标求出来。
        1.2、GNSS-RTK系统类型
        对于GNSS-RTK技术系统而言，其主要分为两类，首先第一类就是常规RTK，其次就是网络RTK。对于常规的RTK而言，一般情况组成的内容，都为一个基站和一个电台，外加多个移动站。常规的RTK会以电台为依据，将基站信息传送给移动站，然后进行后续的差分结算，但是对于电台信号而言，其本身的作用范围相对有限，而且实际的距离越远则误差也就越大，常规RTK在作业过程中，会受到限制，而为了使长距离高精度全面实现，则相关的技术人员将网络RTK技术发明了出来。对于网络RTK技术而言，其组成内容相对较多，不断有基准站网络和流动站，还有数据处理中心和数据通信链。网络RTK在运行的过程中，至少要拥有三个基准站，基准站在进行连续运行的过程中，已知其坐标，则相应的数据处理中心在对相应的观测数据进行接收之后再对信息进行更正，就可以将具体的信息发送到流动站之中。
        2、GNSS-RTK技术在水利工程地形测量中的应用
        2.1、地形测量
        GNSS-RTK技术可以将三维坐标实时的获取进来，而且无需与基站进行通视，进行一次设站，就可以在10千米半径的范围内进行持续的作业，该技术使地形采集的效率得到了极大程度的提高。

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在当前阶段，非常主流的RTK设备，标称精度平面就是10mm+1ppm，20mm+1ppm为其实际的高程，与此同时，在距离基准站10千米的位置，实际的平面精度则为2cm，3cm为其高程。可以使不同地形测量图根点和地形点的精度要求得到满足。对于水利地形而言，其本身就绝壁复杂多变的特点，而且实际的山川河流分布也相对较多，整体的地形起伏非常大，而RTK技术本身具备高精度的特点，可以对平面坐标和高程进行快速的扩区，不断可以使测量图根控制点的测量得到满足，还能对地形点进行实时的采集，进而将更大的便利提供给水利地形测量。
        2.2、纵横断面测量
        在水利工程项目中，非常重要的一项内容就是纵横断面测量，特别使在对河道断面进行测量的过程中，可以将重要的数据提供给后续的规划和设计以及施工。将RTK技术应用进来，可以将三维坐标快速且精准的提供进来，不但具备导航定位的功能，还能对断面位置进行精准的定位，还以以实际的需求为依据，对断面的数据进行密集的采集，对断面的实际地形进行精确的表达。在测量河道断面水下部分时，可以将测深仪或者是测量杆应用进来，对水深进行测量，将RTK技术结合应用进来，对水深点位置高程进行测量。根据实际的采集数据，将绘图软件利用进来，进行绘图的处理，最终就能得到精准的断面图。
        2.3、施工放样测量
        在水利施工中，非常重要的一项工作就是施工放样测量，其可以将具体的位置和高程提供给后续的工程建设和施工。对于以往的放样设备而言，不但有全站仪，还有钢尺和经纬仪等，以特征点和控制点之间的位置关系为依据，将坐标和高程以及距离等放样元素算出，与此同时，还要将直角坐标法和极坐标法等应用进来，进行放样。将RTK技术应用进来，进行施工放样，则具备更加快速和简单以及方便的特点，而且实际的作业范围也更广。在RTK手簿坐标数据库中将需要放样的坐标提前放入进来，并且将基站架设好，并且进行坐标转换，将RTK手簿利用进来，则可以将目标点很快的放样出来。
        2.4、水下地形测量
        对于水利工程而言，最为复杂的就是水下地形，不但有深坑，还有淤泥等，而且实际的地形起伏不定，又不规则，水流覆盖，则使测量的难度进一步增加。将RTK技术应用进来，集成测深仪对水下地形进行实时的测量，可以使高效率和高精度以及全覆盖的要求得到满足。根本性的原理，就是RTK可以将侧身点到水面处的三维坐标实时提供进来，而且测深仪可以将水深数据实时提供进来，将这两者全面结合在一起，通过相应的误差改正，进而获取到水深点的三维坐标。在船上将RTK测深系统搭载进来，将采样间隔设置好，进行2秒一个点的采集或者2米一个点的采集，对水下数据进行密集采集，并且在电脑中进行实时的记录，使自动化的采集和记录全面实现，与此同时，上下地形测量技术还在进一步发展，可以将无人船水下地形测量系统应用进来，开展水下地形的实时测量，具备更加智能化的特点。
        结语：总而言之，本篇文章主要对GNSS-RTK技术在水利工程测量中的应用进行了深入的分析和探讨。在水利工程测量中，将GNSS-RTK技术应用进来，可以将更加精准的数据提供给水利工程测绘成果，而且GNSS-RTK技术本身具备高精确度和全覆盖性以及高效性的特点，可以对三维坐标进行快速的获取，因此，被广泛应用于水利工程测量之中。通过该技术的应用，可以提供出更加精准的数据，可以满足水利工程各个方面测量工作的需求，保证后续水利工程的设计和施工顺利开展，使水利测量工作人员的负担进一步减轻，促进水利工程的全面发展。
        参考文献：
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        [3]于思博.基于GPS高程测量技术在水利工程测量中的有效应用分析[J].黑龙江水利科技，2018，46（10）：134-135.
        [4]谢承璋.基于GPS高程测量技术在水利工程测量中的有效应用[J].南方农机，2018，49（08）：122.