RTK技术在表面流向及流速测量中的应用.docx

1、ApplicationofRTKTechnologyintheMeasurementofSurfaceFlowDirectionandFlowRateLULi-fu(GuangxiWuzhouWaterwayAdministrationDivision,Wuzhou,Guangxi,543002)Abstract：Summarizingthetechniqueandcharacterofmeasurementmethodforthesurfaceflowdirectionandflowrateofinlandriverindifferentperiod,thepaperpresentsthee

2、xperienceinnewtechnologyapplicationandexistingproblems.ItalsobriefsthedevelopmenttrendofGPS-RTKmeasurementtechnologyandthespecificoperationmethodofGPS-RTKinmeasuringthesurfaceflowrateanddirection,whichprovidesreferenceforstreamlinetraceandpositioningobservation.Keywords：Measuringsurfaceflowdirection

3、andflowrate；GPS-RTK；Application文章编号：1673-4874(2006)06-0061-03RTK技术在表面流向及流速测量中的应用陆历富(广西梧州航道管理处，广西梧州543002)摘要：文章综述了不同时期内河表面流向及流速测虽技术方法和特点;介绍了新技术应用中取得的经验及存在的问题，并简单阐述了GPS-RTK测域技术的发展趋势和GPS-RTK在表面流速流向测信的具体操作方法，为流线跟踪定位观测提供参考.关键词:表面流向及流速测GPS-RTK；应用中图分类号:U612文献标识码:A河工模型试验是进行内河航道整治工程的前期工作，必不可少,水文测量工作则为河工模型试验水

4、文分析研究提供原始资料，河流表面流速及流向则是水文测量工作中重要内容之一。根据水运工程测量规范，内河表面流速及流向一般宜采用浮标法观测，定位点间距不宜超过图上30mm,浮标标体露出水面高度A>0.1m,同一河段各测次所用浮标形式大小、材料和入水深度相同。浮标平面位置测定的方法,在传统上有前方交会法和极坐标法，目前最先进的施测方法是用GPS-RTK(RealTimeKinematic)技术实施定位，即是采用载波相位动态实时差分来测定平面位置。1内河表面流速及流向测技术的发展1.1传统测方法1.1.1外业测量传统的表面流速及流向测量方法一般采用经纬仪、平板仪前方交会法和全站仪极坐标法进行。前

5、方交会法存在以下缺点：(1) 精度不高，施测条件要求比较苛刻，而且劳动强度大，需要动用较多的人力、物力资源，常受人为因素及地理环境的影响，特别是在内河航道测最中尤为突出。(2) 投放的浮标是动态漂移的，而且标体小，用光学仪器瞄准追踪精确定位是非常困难，特别是在流速较大的河段及浮标流经测站,面前时，要求技术人员有娴熟的基本功和丰富的交会经验,否则很容易造成追踪不到浮标而漏交测点。(3) 山区河流一般通视条件比较差,要满足观测的连续性，就必需加密测站数址。一般情况下都要布设48个测站，如果施测河段长，人员和仪器不足的情况下，还要进行滚动式布站，即是前站组(1、2站)施测完毕后立即搬移至后站组(5、

6、6站)的后面进行梯级衔接，以此类推，交通船舶需要在测站间来回运送，费尽周折，工作效率非常低下。采用全站仪极坐标法虽然可以减少布设测站个数，但是同样存在以上缺点，况且全站仪的测程有限，同时对全站仪灵敏度要求较高，否则遇到流速较大的测段，将无法实现对快速移动的棱镜定位。在现实工作中,采用全站仪施测可行性很小，测段时常有好几公里,同时配备几台全站仪是很不现实的，而且外业劳动强度还是比较大，容易产生漏点等等。1.1.2内业处理如果使用全站仪施测，可以直接测得浮标的平面直角坐标，外业测量数据可以传输到计算机，利用测最成图软件处理数据成果，成果资料调用起来还是比较方便，自动化达到了一定的程度。如果是使用经

7、纬仪、平板仪交会，内业整理只能采用图解法进行,该工作工序多，包括对点、内业重交会、定点、转绘、计算等等。在外业测量:时交会精度巳经较低了，内业处理上又经过几道工作程序，误差累积就相当大，精度相对很低，为此，要保证必需的精度，每一道工序都需要严格控制,无形中增加了工作的难度。12目前新技术的应用1.2.1新仪器的基本情况在GPS技术应用到测量领域后，测量方法得到了长足发展，实现了高效、快捷、全天候、同步、较大范围施测,特别是GPS-RTK技术应用后，外业测量更显得轻易，尤其在水文测量方面,其定位优点更为突出。目前,GPS-RTK测量定位系统的硬件设备有2种：（1）分体式，为早期产品，移动站包括卫

8、星接收主机、GPS天线、RTK数据采集器、UHF接收天线、各个部件间联接线和蓄电池等，部件数量繁多,连线复杂繁琐;（2）-体化.为后期产品，卫星接收主机、GPS天线、工作电池、UHF接收天线等融合为一体，简化了各个部件间的联接，重量和体积比早期的分体式要轻巧得多，操作员控制的RTK数据采集器勺主机的联接也采用了蓝牙技术。虽然一体化RTK小巧了，全套装置重量比较轻，但是仍然大大超出浮标的承载能力。因为制作的浮标个体不能太大，不然会影响它的自然漂移，从而降低测量:精度，所以在现今阶段，在浮标上安装GPS-RTK对表面流速流向进行测量是不现实的做法。经过多次探索和实践，我们通过对测量部分操作进行一些

9、改进，巧妙地把GPS-RTK技术应用到表面流速及流向测量上,对浮标进行比较精确的跟踪定位。在此介绍广州中海达测绘仪器公司出产的GPS-RTK应用方法。1.2.2GPS-RTK在水文测量中的工作模式各水文要素相互之间是密切美联的，要获得准确的数据.各项测量内容必需同步进行.瞬时比降观测、流态观测、流量测辰、含沙鼠观测及河床质取样均要在同一天内完成。我们在工作中采用1+n模式进行施测，即多台移动站共用一台基准站,这样各个测量工作组就可以同时共用基准站的差分信号，达到同步测量的目的，提高了定位精度。充分发挥了GPS-RTK仪器的自身优势。1.2.3GPS-RTK在表面流速流向测量的具体操作（1）基准

10、站布设。为了保证全段测鼠的连续性,将基准站布设在测区中部，并尽量选择地势较高的位置上，同时将发射天线尽可能地放置于高处，这样不必迁移基准站就可以覆盖整个测区，也就保证每条流线跟踪定位观测都有效。（2）对原有仪器的改进方法。就是把卫星接收天线从测杆上分离，并横向结实地捆绑在长竹杆上，每到测量时间间隔就用竹杆把卫星接收天线伸延至浮标上方，测定浮标位置,得到浮标的坐标值。该方法只需要一艘测艇及3名工作人员即可实施，其中个测量技术人员操控RTK数据采集器，一个把持卫星接收天线跟踪水面浮标，另一个负责掌控测童艇紧紧跟随浮标。该测量方法不但操作灵活，工作筒便，而旦大大减少了所需测址人员（如果是分体式RTK

11、,测艇上2名人员即可，因为卫星接收天线是独立的，重量很轻，技术员一手持采集器,一手持卫星接收天线就可以完成操作），提高了定位精度，减轻了劳动强度。（3）内业处理。完成了外业数据（包含点号、时间、经纬度、直角坐标、高程等将存储到自动生成的格式文件中）采集后，为了编辑需要，在格式文件基础上另外生成.dat数据格式文件并输出到计算机，以备成图软件调用，即可进行内业的数据整理及成果资料的成图编辑工作。打开海洋成图软件，把测得的浮标坐标值录入坐标库，然后利用软件的坐标库作图功能把各测点的点位（属性为小圆圈）及连线（属性为折线）自动标作在编辑的。map图文件上，小圆圈和折线就构成了浮标的漂移轨迹线,亦即表

12、示了河流的表面流向，至此，就完成了表面流向测量的整个工作过程。然后根据相连测点的坐标值、时间，计算出河流的表面流速值，其计算公式为：V=S/TV流速，单位为m/s；S相连测点间位移,单位为m；T完成相连测点间位移时浮标漂移所用的时间,单位为So最后，把流速值逐一标示在小圆圈的连线间，整个表面流速及流向测员:工作就大功告成了。在最后成图里它们的表现形式如下图1：2GPSRTK溯量技术的发展趋势目前，对GPS-RTK测量技术影响最大的应该是通讯技术。GPS-RTK用于测量领域主要是运用了载波相位动态实时差分(Real-timekinemat-ic)技术，是GPS应用的重大里程碑,它实际上是在一个测

13、站对两个目标的观测量、两个测站对一个目标的观测量或一个测站对一个目标的两次观测量之间进行求差，其H的在于消除公共项,包括公共误差和公共参数。消除减少误差的方案是:基准站通过电台将采集的载波观测量及站坐标信息等的数据链实时一同发送给移动站，移动站将自身的载波相位与来自基准站的载波相位组成相位差分观测值进行实时处理,从而实时得出厘米级的定位结果。数据链的收发是通过无线电通讯技术来实现的，它受到诸多条件限制和影响，易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰，在发送过程中衰减严重，严重影响外业精度和作业半径，最主要是基准站的电台发射功率不够大，信号覆盖区域面积有限，所以目前GPS-RTK

14、施测范围还不是很广阔。当前,这个问题的解决途径是融合GPS-RTK及GPRS两项技术，借助GPRS通讯技术的广阔覆盖面，将GPS-RTK数据链顺畅传送，从而达到扩大测控范围的目的。届时，基准站和移动站之间的距离可以大幅增大，只要移动通讯信号能到达的地方，移动站就能接收到数据链，测虽工作将得以很好地延续，大大提高基准站设置的选择性。在目前，国家有计划在大中城市布设GPS公共基准站,到时候进行测量工作可以不用另行架设基准站，只需配备移动站即可开展测量工作。如果科技得到更大发展.GPS-RTK移动站变得非常轻巧，足以安放在浮标上时,那么通过遥控，表面流速及流向测量工作将变得更加轻易。3结束语综上所述,GPS-RTK技术的应用使测8：工作效率大大提高，节省了大量人力、物力，取得了显著经济效益。新技术新仪器设备在测量领域的应用过程中布很多优点，解决了很多实际工作难题，但是有些新技术在应用时仍会受到现实工作中各种因素的制约,需要技术人