GPS-RTK测量技术在水文测量中的应用分析

王飞 万永生

摘要：近年来社会经济发展速度加快，诸多项目工程出现，项目规模多数量增大，施工环境越来越复杂，在这种情况下需要加速对测量技术的研究和运用，保证工程项目施工的准确和高效。GPS-RTK融合了GPS与RTK技术的优势，将两者融合在一起运用在水文测量中可以显著提高水文的测量精度，满足人们对水资源的测控、管理、防治，对现代水资源管理使用有突出价值。文章通过GPS技术的使用，分析GPS、RTK技术在水文测量中使用的可行性。

关键词：水文；测量技术；应用

GPS-RTK Real Time Kinematic测量技术也叫做载波相位差分技术，建立在全球定位系统的基础上，属于实时动态定位技术，能够实时准确提供测量点所在位置制定坐标系中的三维坐标，测量精度可以达到厘米级以上。在野外作业中使用该技术，能够保证测控精度、测量效率，为人们测控水文提供精准的数据参考。水文工程作业中，要想得到精准的测量数据，需要使用先进技术来作为测量支持，保证测绘结果的精准与可靠。

1. GPS-RTK结构与原理

   1. GPS-RTK系统结构组成

GPS-RTK是全球定位动态测量实时技术，该技术融合全球定位、实时动态测量技术，能够对测量目标物体的三维坐标进行精准定位、实时测量。GPS-RTK的系统组成有一定专业性，包含基准站、移动站、卫星部分、动态差分测量软件^[1]。RTK是主要的组成部分，工作原理是将一台接收机放置在基准站的位置上，另外的接收装置放置在流动站上，基准站和流动站同时接收统一时间和统一GPS卫星信号，基准站获得观测数据之后，将该数据和已知位置数据进行对比，得到GPS差分改正值，将改正值通过无线电数据链电台传输给流动站精确GPS的观测数值，得到经差分改正后的流动站比较精准的实时位置。基准站包含接收机 、天线、无线电传输设备、电子手薄；流动站的组成有接收机、天线、无线电接收点电台、天线、电子手薄等。在组成中基准站是一个，移动站和无线电通讯电台数量不受到限制，移动站和基准站的结构数量整体上一致。

1. 2. 工作原理

在测量系统中不同组成部分的功能是不同的，GPS天线的用途主要是接收卫星信号。接收机发挥接收天线传输过来信号的功能，同时对这部分信息进行处理，处理后的信息被移动站中的UHF超高频接收电台接收数据信息。在移动站中的电脑里面安装动态差分测量软件支持动态检测。GPS-RTK的工作原理是基准站中有GPS接收机，接收机将卫星观测到的数据信息以天线的形式传输到超高频发射电台中，电台将数据信息发送到移动站。UHF超高品接收电站会接受到UHF超高高发射台传输的信息。动态差分测量软件对移动站接受的数据信息进行计算、处理，得到移动站与基准站的位置，计算出移动站的具体位置信息。在此过程中GPS-RTK测量产生的误差可以控制在厘米级以上。

2. 水文测量中的GPS-RTK测量技术

   1. 控制测量精度

GPS-RTK测量的时候有两种模式可以选择，一种是快速静态定位模式和动态定位模式，测量人员可以根据实际需要来选择不同的测量模式。水文测量中测控是重要内容，在测量作业中根据水文实际情况选择控制网的网型、测量精度。不同类型控制网有不同的优缺点。比如水文测量中常常使用城市控制网，这种类型控制网测量精度高、测量面积很大。实际作业中存在很多影响因素限制作业的开展，影响测量作业的精准性。如果在水文测量过程中使用GPS-RTK测量技术来开展测量，则不用考虑控制网的类型，只需要确定基准站和移动站即可。如果测量过程中无法精准设置控制点，则可以通过间接测量的方式来进行测控。另外使用GPS-RTK测量技术不要求测控点之间是通视状态，和传统测量技术相比，使用GPS-RTK技术，能够大大提高测量的覆盖面积、覆盖精度，同时也可以降低测量的成本^[2]。

1. 2. 放样

水文测量之前，要进行施工放样处理，这会对后续工作产生重要影响。传统的测量作业中，施工放样需要大量的人力、物力，需要消耗大量时间。施工放样中很容易受到外界因素影响，影响到放样的整体质量。施工中使用GPS-RTK来进行测量，不需要过于复杂的测量操作，只需要将参数输入到系统中，将起点与终点坐标输入到RTK系统中，将曲线半径等数据输入其中，使用GPS-RTK测控技术进行施工放样，最大程度消除误差，在很大程度上提高放样的精准度。

1. 3. 碎部测量

碎部测量如果使用传统的测量技术，首先做好布设工作，保证监测点与被测点之间没有障碍，传统施工放样需要投入大量的人力与物理，需要2~3人，测量人员本身的业务能力、工作水平也会对测量结果产生影响。使用GPS-RTK测量技术不需要提前进行布设，一个工作人员就可以完成碎部的测量。碎部测量中测量人员将碎步特征编码输入到便携仪器当中，就可以通过软件来绘制地形图，将碎部信息输入到仪器中即可完成碎部的测量。使用GPS-RTK测量不仅仅可以节省大量人力成本，还可以降低碎部测量的难度，提高碎部测量的效率

^[3]。

1. 4. 变形检测

变形检测对测量精准度有很高的要求，一般情况下要求达到毫米级，在检测过程中存在很多困难，比如检测环境复杂、监测对象体积比较大等。传统的测量技术难以保证测量结果的精准度，在变形监测中使用GPS-RTK测量技术，能够将测量时间间隔区分，缩小监测范围，最大程度满足测量精度的需要。

2.5特殊水下作业

GPS-RTK测量技术最显著部分是高程测量精度与基面的问题，在特殊情况下需要使用该技术来测量高程，可以通过GPS-RTK测量技术，减少人为误差；将六动态距离基准站的位置精准设置，减少误差。也可以将基准台假设在空旷且无遮挡的地方来增加信号的稳定性。

结语：

综上，和传统测量技术相比，在水文测量中使用GPS-RTK-技术，具备非常显著的优势，具体使用中一定的合理性。当前受到各种因素的影响，水文测试中可以使用传统技术与GPS-RTK技术结合的形式，保证测量结果的精准有效性 。

参考文献：

[1]李师猛. GPS-RTK测量技术在测量工程中的应用[J]. 黑龙江科学, 2020, 11(6):2-2.

[2]张春华. GPS-RTK测量技术在工程测绘中的运用分析[J]. 地矿测绘, 2021, 4(5):105-106.

[3]吴勇, 程正选, 吴文德. 全自动数字水下地形测量系统在工程水文勘测中的应用[J]. 2021(2011-2):20-22.