试析GPS-RTK测量技术在水文测量中的应用

马高将

摘要：全球定位实时动态测量技术简称GPS－RTK测量技术，它是一种能够实时对动态对象进行测量的技术。GPS－RTK测量技术通过全球定位系统和数据传输技术，可以比传统测量技术更精准地进行测量。它的出现对于利用GPS进行测量地技术来说，是一种全新的突破。它的推广和应用使得水文测量的测点精度和效率都得到了很大的提高，笔者就结合自身的工作经验，对水文测量中的GPS—RTK测量技术的结构、原理、测量流程和应用进行探讨。

关键词：GPS－RTK测量技术；水文测量；技术的应用

前言

全球定位实时动态测量技术简称GPS－RTK测量技术，直到上世纪九十年代起，GPS－RTK测量技术逐渐被应用于水文测量，起步比较晚。随着科学技术的发展，全球定位系统得到了快速发展。与此同时，互联网技术也得到了全面的普及。在此基础上，GPS－RTK测量技术在水文测量中的应用被得到了进一步加强，测量结果的精准度和测量的效率都有提高，使得水文测量技术得以能够进一步提高。

1GPS-RTK技术

1.1GPS-RTK技术的概述

GPS-RTK技术是一种实时动态定位技术，是通过流动站和基准站，对测量的数据进行实时传输，能够提供精度较高的位置信息。使用RTK技术，需要配备流动站GPS接收机、基准站GPS接收机和数据链，这是使用RTK技术的基础配置，然后基准站的GPS接收机通过载波相位对所有的卫星进行检测，得到相关的数据和信息后再传递给流动站，移动站的GPS接收机会接收卫星发出的信号，使移动站和基准站之间的数据达到同步，然后根据数据建立三维坐标，同时计算出相应的精度，使数据能够全面和准确，得到一个精确度较高的实时位置。

1.2GPS-RTK技术的优势

首先，在进行测绘工作时，将基准站安放在固定的位置或者使用CORS系统，然后工作人员携带流动站来到需要测绘的地点，测绘人员短暂的停留，并且利用电子手簿录入信息编码，这样就能够完成一个点的测绘工作，使工作效率得到有效提高；与传统的测绘技术不同，使用GPS-RTK技术不需要达到两点通视的要求，只要流动站、基准站和卫星之间的联系没有切断，就能够完成测绘工作，对于测绘作业的要求非常低；另外，GPS-RTK技术利用GPS卫星定位技术和RTK实时动态测量技术，在测绘工作中，得到的精准度会非常高，RTK技术最主要的技术优势就是能够实时的对定位进行厘米级别的解算，因此，具有高精准度定位的优势，不受到水平方向障碍的影响，十分方便；使用GPS-RTK技术进行测绘，还能够避免人力资源的浪费，每个测绘设备只需要一个人就能够完成测绘工作，而且RTK技术具有强大的运算和传输能力，这对测绘工作来说是十分重要的，因此在进行地形图测绘时，流动站接收和传输的数据通常非常大，通过无线电进行大数据的传输，能够快速地完成数据的传输工作，而且，强大的运算能力也能够快速地对定位进行解算，减少了静态测量时出现的测量误差问题，因此功能强大和自动化程度高也是GPS-RTK技术的优势。在完成实地测量后，使用专业的接口软件与电子手簿相连接，能够将电子手簿中存放的数据进行输出，电子手簿具有强大的存储功能，而且，传输速度非常快，缩短了数据传输时间，更有利于测绘工作的完成。

1.3GPS－RTK测量系统的工作原理

GPS－RTK测量系统中的不同组成部分有不同的功能，基准站含有可以发射能被移动站中的UHF超高频接收电台所接收的信息的UHF超高频接收电台。GPS天线和其接收器的主要职能是接收卫星信息和处理这些信息，天线接收到的卫星信息并不能直接被系统调用，所以就需要传输到GPS接收器，经过处理以后才能被系统识别和调用，移动站中的计算机会对这些信息进行调控。

下面简述一下GPS－RTK测量系统的工作原理：

（1）基准站中的GPS接收器充当中介，将从卫星处得到的信息传递到移动站中，这个过程中，要靠基准站的UHF超高频发射电台发射，再由移动站的电台接收。

（2）移动站的电脑中安装的动态差分测量软件会计算和处理从基准站接收到的信息。

（3）电脑通过处理信息，可以得出两者间的相对位置，再通过计算，进而得出确切的位置。

GPS－RTK测量系统可以将整个过程中的误差控制在厘米级别，相对于传统测量技术更加稳定。

2GPS－RTK测量技术在水文测量中的应用

GPS—RTK测量技术主要分为两种各有优点和不足的测量模式，分别是快速静态定位模式和动态定位模式。工作人员可以结合实际情况、根据经验来自主选择任意模式进行测量。以下简单介绍有关GPS—RTK测量技术在水文测量中的应用。

2.1控制测量

在水文测量中，控制测量是前期一定要进行的步骤。在测量的时候，要根据实际的水文情况对控制网的类型和测量精度加以选择，不同类型的控制网各有各的优缺点。以常用的城市控制网为例，这种控制网测量精度高、面积大，能够更好地测量水文条件。但是在应用的时候则容易受到干扰因素影响，破坏控制网，使得测量结果的精准性下降。

而如果在控制测量的时候使用GPS—RTK测量技术，在建立好移动站和基准站以后，控制网的选择就无需纳入考虑范围了。虚拟绘制的地图并不会受自然界的不定因素影响，可控性十分强。

另外，采用GPS—RTK测量技术时，测量点之间可以存在障碍物，这和要求测量点之间必须联通的传统测量方法不同。所以，GPS—RTK测量技术的成本要比传统测量技术要低，不仅是监测的面积，还有测量结果的精度也都有了长足的进步。

2.2施工放样

施工放样是水文测量前必须要做的对后期影响很大的工作，传统施工技术在进行施工放样时会使用大量人力物力，而且该过程比较容易受到其他因素干扰，让施工时间变得更长，施工质量也不能得到保证。

如果在施工放样时使用的是GPS—RTK技术，就无需执行太多工作，也不会消耗很多人力物力。只需将两端的坐标、曲线半径等数据录入到实时动态测量系统中，就能实现整个计算过程。通过对数据进行计算而不是人工测量，可以减少人为对检测环境的破坏，也就是减少误差，进一步提高测量结果的精准度。

2.3碎部测量

传统技术在进行碎部测量的时候，往往需要两三个人配合，先进行布设工作，保证监测点与被测点之间没有障碍物，而且测量人员自身的技术水平会极大地影响测量结果的精准度。

但是GPS—RTK测量技术只需一个测量人员就能执行碎部测量的工作，而且无需进行布设工作。工作人员只许将碎部点的特征编码和坐标信息输入到便携仪器中，便能完成地图的绘制和碎部测量工作，整个计算过程有仪器执行，测量人员自身的技术水平并不会对结果的精度造成太大影响。

GPS—RTK测量技术的使用可以是整个工程在碎部测量环节消耗的人力大大减少，并降低工作的难度，还能缩短施工的时间，提高工作的效率。

2.4变形监测

变形监测要求测量精度达到毫米级别，而传统测量技术很难保证检测结果的精准度。这是由于在监测的过程中会遇到许多例如检测对象体积过大或者监测环境较为复杂等情况，使得监测过程不易进行。而GPS—RTK测量技术可以分时分段对对象进行监测，再把各个数据整合起来，实现对整体的测量，这样便能更好的满足变形监测的精度要求。

结语

总的来说，GPS—RTK相较于传统测量技术来说还是具有很多优势的，所以在水文测量中使用GPS—RTK测量技术是十分合理的。但是如果能在测量过程中将GPS—RTK测量技术和传统测量技术结合起来，相互补充，就能排除更多干扰，保证测量结果的准确度。

参考文献

[1]张恒.GPS-RTK技术在城市地形图测量中的应用研究[J].中国新技术新产品,2019(06):35-36.

[2]李少鹏,刘俊卿,崔波.全站仪和GPS-RTK在水文河道测量中的应用[J].河南水利与南水北调,2019,48(01):71+74.