GPS―RTK联合全站仪水利工程测绘中的应用
【摘 要】水利工程测量需要进行地形图测绘、征地测量、施工测量、纵横断面测量、线路测设等测量工作。介绍了GPS RTK的原理，分析了GPS-RTK结合全站仪在水利工程测量中的应用。在水利工程测量中，可以GPS RTK和全站仪优势互补，满足测量精度要求的同时，提高了工作效率。
中国论文
【关键词】GPS-RTK；全站仪；水利工程测量
黔中水利枢纽工程是贵州省有史以来首个大型水利枢纽工程，工程建成后将有效地解决黔中地区饮水安全问题、保障粮食生产安全，促进区域经济快速发展，社会及经济效益巨大。黔中水利总干渠是该项目的重要组成部分，按时保质完成，对整个黔中水利枢纽工程早日投入使用具有积极的作用。然而黔中水利总干渠线路较长，地形复杂，测量难度大，测量工作在首级控制测量的基础上，采用GPS RTK结合全站仪完成。
1 GPS RTK测量原理
RTK （Real-time kinematic，RTK）技术又称为实时动态差分技术，是以载波相位观测量为依据的实时差分GPS测量技术。它是在基准站安置一台GPS双频接收机，对所有可见的GPS卫星进行连续观测，并将连续观测所得信息和基准站自身的信息通过无线电传输适时传送出去。在移动站上，GPS接收机上除接收卫星信号外，同时还接收来自基准站的数据信息，并通过仪器内置软件实时解算出三维坐标信息及精度信息。由于可以实时计算和显示流动站的真实三维坐标和精度，用户就能够实时的监测各个待测点的相关数据，这样就可以大大的减少冗余观测量，提高工作效率。GPS RTK测量的工作原理见图1。
图1 GPS RTK工作原理示意图
2 GPS RTK结合全站仪在水利测量中的应用
本项目测量主要包括地形图测绘、征地测量、施工测量、纵横断面测量、线路测设等工作。
2.1 GPS RTK结合全站仪测量工作流程
（1）基准站位置的选择及架设。根据测区的情况，选择合适的位置架设基准站。基准站有架设在已知控制点和未知点两种方式。由于架设在未知点上作业方式灵活，本次测量多采用此种方法。选择位于测区中央地势较高、远离电磁干扰、周边无高大建筑物和高大树木遮挡的区域架设基准站，并进行数据链设置，做好测量准备工作。
（2）工地校正及坐标转换参数的求取。由于GPS测量得到的是WGS84坐标系，而我国目前大多采用1980西安坐标系或2000坐标系，需要进行坐标转换工作。流动站到两个以上的控制点完成工地校正工作。测量完成后，进行精度检查，满足规范要求后开始测量工作。
（3）完成以上工作后，即可采用GPS RTK结合全站仪开展测量工作。在满足GPS RTK测量条件时，可以直接采用GPS RTK完成地形图测绘、征地测量、施工测量、纵横断面测量、线路测设等工作；不能满足测量条件时，采用GPS RTK布设图根控制点，使用全站仪完成测量工作。
2.2 GPS RTK结合全站仪在水利工程测量中的应用
2.2.1 地形图测绘
传统的地形测量多采用全站仪极坐标法，需要在首级控制测量的基础上，布设导线控制，然后进行碎部测量。受到控制布设、通视条件、测量范围等因素的影响，该方法测量效率较低。GPS RTK优化了大比例尺地形图测绘的工作流程，提高了工作效率。对于满足GPS RTK测量要求的区域，可以直接使用GPS RTK进行碎部数据采集，采集地形、地物信息；不能满足GPS RTK测量要求的区域，首先使用GPS RTK布设图根控制点，然后采用全站仪极坐标法进行碎部数据采集。
采用全站仪结合GPS RTK进行地形图测绘，可以充分发挥GPS RTK测量效率高、自动化智能化、测量过程灵活的优点，又使用全站仪弥补了GPS RTK的局限性，优势明显。
2.2.2 征地测量
征地测量的精度要求较高，征地范围线拐点可以按照《地籍调查规程》一级界址点的精度要求进行测量。采用GPS RTK进行测量时，为了保证精度，征地拐点需要独立观测两次，平面较差小于5cm时，取平均值作为最终成果。
2.2.3 纵横断面测量
横纵断面测量是水利工程测量的重要工作之一，可以在已有的大比例尺地形图上根据地形地物绘制，也可以采用传统方法或GPS RTK实测。采用GPS RTK的方法进行横纵断面测量时，可以实时在RTK手簿上显示中线的位置及横断面的测量范围，测量范围明确，数据采集速度快，提高了测量的工作效率。
2.2.4 线路测设
设计人员根据大比例尺地形图完成设计后，需要进行中线测设工作，即根据设计中线坐标在实地确定道路中线的位置。GPS RTK在此工作中优势明显，首先将中线坐标文件输入到仪器手簿中，选取放样中线点，GPS RTK手簿会显示并提醒放样中线点的位置，根据提示移动即可完成中线测设工作。为了保证放样的精度，在放样前、放样中和放样后均需到已知控制点进行精度检核，检查GPS RTK的精度。由于GPS RTK测量没有累计误差，每个中线点均独立测设完成，故精度较高。
不过，由于GPS RTK测量时可能存在粗差，采用GPS RTK进行施工放样和中线测设时，需要做好检查工作。
3 GPS RTK的精度分析
由于全站仪检核条件诸多，技术成熟，故重点分析GPS RTK的精度。由于图根点、征地范围拐点均独立观测两次，统计两次观测的精度，见表1。
表1 GPS RTK测量精度统计表
较差范围
（cm） 平面精度检查 高程精度检查
点数 比例 点数 比例
0≤?OΔ?O