浅析GPSRTK技术在辽宁地区水利工程测量中的应用

　　引 言
　　控制测量作业模式从以往经纬仪测角配合基线边长条件平差求解，进化到静态卫星定位测量、单主站 RTK 实时动态卫星定位测量。GPS RTK 测量作业有操作人力少及施测时间短的优势，为加速控制测量作业的速度，使用 GPS RTK 办理加密控制测量方式亟待推广。
　　GPS RTK 测量方式有人力、作业时间的优势，但其精度及作业方法是否能符合需求，仍有探讨空间。GPS RTK 系统定位精度，经测试研究平面精度在3cm 以内，由于采再现性比较方式，仅能说明其精密度，对于其运用于地籍测量的可用性，仍缺乏相关研究及受限于作业规范及法源。
　　1 水利工程的特点
　　河道整治、通航、过鱼、过木、水力发电、污水处理等具有特殊功能的水工建筑物，水工建筑物以多种形式组合成不同类型的水利工程。水利工程具有如下特点:
　　1)种类繁多。各种与水相关的工程均可归入水利工程，水见的几种形式。
　　2)技术复杂。水利工程建设涉及气象、水文、地质、力学(流体与固体)、机械、电力、自动化、经济等多种学科、多种专业、多种技术，是技术含量很高的系统工程。
　　3)影响面广。一项大的水利工程不仅通过其建设任务对所在地区的经济和社会产生影响。而且对江河、湖泊以及附近地区的自然面貌、生态环境、自然景观，甚至对区域气候都将产生不同程度的影响。这种影响有利有弊。规划设计时，必须对这种影响进行充分估计。
　　2 GPS RTK 定位原理
　　GPS RTK 基本原理为多个 GPS 基准站全天候连续接收卫星资料，经由或其它通讯设备与控制中心连接，控制中心汇整所有基准站接收的观测资料，产生区域改正参数资料库，以计算出任一移动站附近的虚拟主站的虚拟观测量。在主站构成的基线网内，使用者运用移动站所接收的观测量，通过 GSM系统将 NMEA 格式资料传回控制计算中心，经控制中心计算虚拟观测量后，运用 OTF 载波相位未定值解算法进行短基线实时动态定位解算，求解整数周波未定值及移动站 Epoch - by - Epoch 坐标，再将坐标传送至移动站。或经控制中心计算虚拟观测量后，将虚拟主站观测量以 RTCM 格式用 GSM 系统传输至移动站，移动站运用本身 RTK 轫体进行实时动态定位计算，并储存坐标于 PDA。随着基线距离的增长所需的整数周波未定值(Integer Ambiguity)求解收敛时间也就越久，主因在于二次差分无法有效消除观测量中的系统误差影响量，导致定位精度降低和无法正确解算载波相位的整数周波未定值。为克服传统 RTK 技术的缺陷，提出 RTK 技术在 RTK 技术中线性衰减的单点 GPS 误差模型被区域形的 GPS 误差模型(即多个连续观测站所组成的 GPS 用以估计该地区的 GPS 误差模型)所取代，并为该 GPS 覆盖地区 RTK 用户提供系统误差实时内插数据。用户收到的并不是一个真实主站的观测资料，而是一个虚拟的主站 GPS 观测数据，其观测数据已加入该区域经计算后实时内插的系统误差数据。一般使用端需含有 RTK 韧体仪器才能进行 RTK，不仅提供用户管理与延伸坐标转换及大地起伏计算，并节省使用端的成本及开发产品的便利性。
　　3 应用案例分析
　　辽 宁 地 区 某 水 库 拟 建 坝 高 67. 5m，库 容0. 8438  10 8 m 3 ，正常蓄水位 618m，控制流域面积503km 2 。坝址区全部坐落在粉砂岩地区，具有复杂的剪切带构造和断裂构造发育，同时不同深度发育有弱风化带、强风化带。可行性研究阶段共选择了 3个坝址，即上坝址、中坝址和下坝址。结合 GPS RTK 技术，对辽宁地区某水库枢纽工程场址选择进行工程地质综合指数评价。首先，根据该地区的工程地质资料，制作参与工程地质综合指数评价的各因子图层:地形地貌图、地层岩性分布图、构造剪切带图、水文地质图、地质灾害分布图、天然建筑材料分布评估图等。
　　静态测量作业采相对定位原理，相同时段 5 个GPS 接收仪同步接收卫星信息，经内业下载后转成RINEX 格式以差分方式解算各测站间基线，静态测量主要优点为基线解数量多检核条件足够，且共同卫星数达 4 颗即能解算，透空度要求较不如 GPSRTK 的要求高。3 个不同时段的共同点位，可将各时段基线网合并组成一个自由网分析全网基线质量，再将网形制约于 R133 检查其它已知点后不符值后，强制附合于符合规范较差的已知点坐标，并检查平差后基线较差以了解成果精度。
　　依辽宁地区某水库枢纽工程分布图清查已知点位是否存在，清查结果如已知点数理不足，依原坐标改正后实地放样并配合金属探测器挖掘已知点，直至已知点分布及数量符合作业所需，并重制最新已知点分布图。由于计算过程发现部分点位有错误或误差过大，致某水库枢纽工程测量制约条件不足，应尽量再清理已知点，至制约条件符合需求。区内如有重测时调查所载指界的界址，也可加入作为制约条件，只有质量评估检查时应更严谨。使用单主站 RTK(Topcon 双频)再检测后，运用重测系统进行三参数转换，以 RTK 坐标制约在 B79 及 B319 GPSRTK 坐标，比较 RTK 检测 GPS RTK 坐标前后的差异性，比较结果 B43、B50、S807 较差小，B78、B320 较差过大应予剔除。
　　4 结 论
　　在利用 GPS RTK 技术对水利工程进行测量时，个别作业精度及可靠度要求较高时，可通过增加每次施测时间、不同时段施测次数或在比较不同时段施测平均值较差时限缩较差值，以提升精度及可靠度。以本次实验为例，可检测不符值高的已知点后，检测结果再加入重算平均值，以改善或降低不符值，提高精度。