GPS实时动态RTK测量技术在邛海库容测量中应用.doc

GPS实时动态RTK测量技术在邛海库容测量中应用 　　【摘要】近年来，随着科学技术的进步，全球定位系统GPS测量技术得到飞速发展，测量方式上也发生了很大变化，从静态发展到载波相位差分实时动态RTK测量。RTK测量精度高、速度快，在大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航、资源勘察等领域得到广泛的应用。笔者在水利普查中参与了西昌邛海库容测量及分析计算工作，本文主要介绍利用GPS实时动态RTK测量技术与HD-310全数字单频测深仪配合使用在邛海库容测量中的应用。 【关键词】GPS；RTK；库容测量；应用 一、概述 全球定位系统（Global Positioning System-GPS）是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资数百亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS以其全天候、高精度、自动化、高效率等特点，成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航、地壳运动监测、资源勘察、地球动力学等方面。GPS系统主要由空间部分（GPS卫星星座）、地面控制部分（地面监控系统）、用户设备部分（GPS信号接收机）三部分组成。三者具有独立的功能和作用，又有机地配合在一起彼此不可分割。GPS系统主要有定位精度高、观测时间短、测站间无需通视、可提供三维坐标、操作简便、全天候作业、功能多，应用广泛等特点。 近年来，GPS定位技术在基础研究、科学实验、硬件与软件开发、推广应用等方面获得迅速发展，取得了令人瞩目的成就，它标志着测量工程技术的重大突破和深刻改革，对测量科学和技术的发展，具有划时代的意义。 二、RTK技术的基本原理及组成 实时动态（Real Time Kinematic）测量技术是全球卫星导航定位技术与数据通信技术相结合的载波相位实时动态差分定位技术，是测量技术发展中的一个重大突破。其基本原理是：在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续观测，并将其观测数据通过无线电传输设备（数据链）实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理在系统内组成差分观测值进行实时处理，再经过坐标转换和投影改正，实时地计算并显示移动站的三维坐标，并提供测站点指定坐标系中的三维定位结果，精度可达到厘米级。 RTK测量系统由基准站、流动站及通讯系统三部分组成，基准站包括GPS接收机、GPS天线、无线电通讯发射设备、电源、基准站控制器等，流动站包括GPS接收机、GPS天线、电源、无线电通讯接收设备及流动站显示控制等。 三、RTK测量仪器介绍 西昌邛海库容测量采用中海达V30 GNSS RTK测量系统和HD-310全数字单频测深仪两种仪器组成。 中海达V30接收机：它采用天宝BD970多星多系统内核，内置收发一体电台，基准站与移动站能完全互换，超长距离外挂电台，支持全球卫星导航系统中的一个或多个系统进行导航定位。RTK定位精度为，平面：±10mm+1ppm，高程：±20mm+1ppm。初始化时间小于10秒。单个基准站作业半径可达10～20公里。 HD-310全数字单频测深仪：工作频率200KHz，最大发射功率500W，测深范围：0.3m～600m，水深最大采样速率每秒钟30次。测深精度：±10mm+0.1%h，分辨率：1cm。 四、RTK在邛海库容测量中的应用 水下测量与陆上测量不同，看不见水下地形的起伏，不能像陆上测量那样以选择地形特征点进行测绘。传统的水库库容测量方式采用断面法，计算某一高程下的断面面积，两个断面之间计算体积，体积的累积就是要测的库容，目前国内大多数水库仍采用这种方法对水库进行测量。传统的测量仪器有经纬仪、水准仪、激光测距仪、全站仪等，由于水上无法建立控制点，船只必须在岸上测量仪器的指导下才能获得均匀的测点，当水域面积很大、通视条件差、水库植被较好时，采用传统仪器给船只定位就非常困难，测量难度也大，同时需要布设断面标志、基线标志等，花费大量的人力、物力。 采用GPS实时载波相位差分RTK测量则可以克服以上几个方面的困难，RTK测量可以采用断面法也可以采用地形法测量，其工作方式为：利用库区的平面和高程控制网，规划好RTK测量基准站的位置，保证测量区域或断面测量区域与基准站距离在15km以内，在地形图上规划好测量断面的位置坐标，用GPS实时动态RTK测量，获取三维坐标。RTK测量改变了原来盲目测点的作业模式，大大提高水下测量的精度。 1、作业准备 为保证测量工作的顺利进行，提高工作效率和测量精度，首先对基准点的建立进行选点，点位的选择应考虑：仪器设备安