淺談GPS-RTK 定位技術在航道測量中的應用論文
隨著社會的不斷進步,對航道測量提出了更高的要求,在傳統的航道測量工作中,主要是采用全站儀測距導線測量、三角導線測量、交會法水深測量等方法,需要投入很多的人力、物力,并且工作效益偏低,隨和科學技術的發展,GPS 測繪定位技術應用到了航道測量工作中,不僅提升了測量準確性,也大大提高了工作效率,目前GPS- RTK定位儀組合被用于航道測量,突顯出了很大優勢,想要更加合理的運用GPS- RTK定位儀組合,有必要進一步探討GPS- RTK定位技術在航道測量中的應用。
1 工作原理
實時動態(RTK) 定位技術是GPS 測量技術的一個突破,RTK系統主要是由電腦手簿、流動站、基準站組成,此外GPS- RTK定位系統想要實現動態測量,必須要借助無線數據通訊,在實際測量過程中,首先要確定基準點,基準點通常選取點位精度較高的首級控制點,之后在基準點的位置上設置接收機,進而構成參考站,然后對衛星實施連續觀測,流動站上的接收機同時接收基準站觀測數據以及衛星信號,并且流動站通過藍牙裝置與電腦手簿相連,最終依據相對定位原理,GPS- RTK定位系統就可以實時計算并顯示出流動站的三維坐標。
2 GPS-RTK定位技術在某航道測量中的應用
2.1 實例介紹
某航道原本屬三級航道,之后由于發展需要,按照二級標準進行整治,本次河道整治工程中需要完成土方疏浚、修復護岸等工作,需整治的河道里程共計69.836km,整治標準如下:設計水深4.0m,駁岸段航道最小航寬74m,最小底寬60m,最小口寬110m,最小彎曲半徑540m,該項整治工程完成后,該河段的通航條件會明顯改善,能夠通航2000 噸級的船舶。在航道整治工程中需要實施航道測量,本工程需要對69.836km 河道進行全程的水位觀測、地形測量、平面控制、水深測量、高程控制等等,測量過程中采取CAD 制圖,測量比例尺1:2000,嚴格按照交通部頒布的《水運工程測量規范》(JTJ203- 2001)來實施測量,本次河道整治工程中,航道測量工作的工期為90 個工作日,需要進行水深測量的水域面積總共3km2 左右,地形測量面積總共30km2 左右,共計投入雙頻GPS 接收機18 臺,其中包括移動站6 臺,基站3 臺,靜態9 臺,雙頻GPS 接收機的標稱動態精度為10mm±1ppm,靜態精度為5mm±1ppm,另外投入手提電腦3 臺,電子經緯儀2 臺,測深儀1 臺。本文在此以本次河道整治工程為例,分析GPS- RTK定位技術在航道測量中的應用。
2.2 平面控制測量
在本次航道整治工程中,按照測區河道的實際情況,再結合航道整治標準,最終平面控制的首級控制網采用D級GPS 網,每間隔8km在兩岸設置一對D級點,測區內共有3 段D級GPS 網,各網交接處的公共邊實施聯測。
2.3 碎部地形測量
地形測量過程中需要全面分析各方面因素,本次航道整治工程通過多方面因素綜合分析,最終決定將GPS- RTK和全站儀配合使用,地形測量與水深測量同步作業,每個側段設置全站儀組2 個,RTK組1 個。本次航道測量工程中,地形測量需要由水邊線測至兩岸大提頂,堤岸上無遮擋,對RTK組的測量工作比較有利,測量時在樓(屋) 頂、水閘頂、河邊小山頂上的D級點上設置基準站,之后初始化流動站,通過附近的已知控制點來計算高程異常以及坐標轉換參數,然后測量碎部點的坐標,每個碎部點持續觀測2min,采用手簿機儲存觀測數據,現場繪制草圖,外部作業完成之后,依據觀測數據繪制地形圖。
另外在本次航道整治工程中,還需要對江邊的果園、橋梁、水閘、城鎮、碼頭、村莊等區域進行地形測量,在這些區域的測量過程中,由于GPS 天線受到嚴重的遮擋,給RTK組的測量工作帶來很大不便,因此上述區域采用全站儀組來實施測量,首先RTK組在復雜地形中設置RTK控制點,之后全站儀組在RTK控制點上設置儀器,測量前嚴格核查定向站與對測站的坐標差,必要時重新測量圖根點。
2.4 航道水深測量
GPS- RTK定位技術的應用,提高了水深測量工作的自動化水平,設置水深斷面線、采集水深點、成圖等各個環節,都可以通過電子計算機來完成,提高了水深測量工作的實際效率,此外在應用GPS- RTK定位技術之后,水上定位和水深定位就可以同步進行,能夠保證測深儀換能器和GPS 天線處于相同位置,這樣一來,不僅提高了測量效率,還大大提高了水深測量的準確度。在傳統的航道測量方法中,往往需要多次搬移全站儀,導致測量效率很低,浪費了大量的時間和精力,而在本次航道整治工程中,基準站的數據鏈接傳播能夠達到15km,這樣一來,就可以避免搬移全站儀而浪費時間,只要一艘測探艇中配備2 人即可,其中1 人操作計算機,另一人駕駛測探艇,每天可以測量的水域面積高達4km2,并且工作人員的勞動強度較低,可見GPS- RTK定位技術可以在節省人力的基礎上提高水深測量的效率。
3 應用RTK測量的注意事項
由于RTK測量無需面對誤差積累問題,因此就測量精度而言,RTK測點精度能夠滿足碎部地形測量以及圖根控制的需求,不過也要認識到,RTK測量想要達到一級導線精度,還要采取一些其他措施,如何進一步提升RTK定位系統的精度,是以后工作中研究的重點問題之一。另外RTK測量的高程精度不是特別穩定,在本次航道整治工程中,有時測點高程偏差會比較明顯,因此在使用RTK測量時一定要注意這一問題。本次航道整治工程采用全站儀對RTK測量結果進行核查,結果顯示,RTK對碎部測量點高程、坐標的測量結果與全站儀測量結果相比,二者之差都在2~3cm 左右,由此可見,RTK對碎部測量點高程、坐標的測量結果比較可靠,但是一定要注意,在使用RTK測量時,應該做好與周圍相鄰點的校核,否則容易影響測量準確度。
4 總結
內河航道測量在社會發展中具有重要作用,如今各領域都在大力采用新技術,努力提高工作效率,在新的時代背景下,航道測量工作也勢必要運用現代化技術,提高測量效率和測量精度。GPS- RTK定位技術的應用,大大提高了航道測量工作的自動化水平,不過必須要認識到,如何更加科學的運用GPS- RTK定位技術,還需要進行深入的研究,這樣才能充分保證測量準確度,本文在此分析了GPS- RTK定位技術在航道測量中的應用,希望對相關工作有所裨益。
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