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GPS-RTK在城市河道治理中的实用性分析
摘要:城市河道附近往往地形复杂,地势起伏大,植被茂密,河
道两侧建筑物密集,使得测量工作的难度增大,常规光学及电子测量
方法受到很大限制,工作效率很低。城市河道治理项目的测量工作,
GPS测量方法成为首选方案,然而鉴于河道测量的特殊性,GPS控
制点的选择与控制网的布设是否能满足相应的规范要求以及GPS高
程与平面测量是否都能保证精度和可靠性。本文结合焦作市大沙河河
道治理工程实际测量过程,对GPS-RTK技术在城市河道治理项目中
的实用性和关键技术进行了具体分析。
关键词:RTK;实用性;控制点精度;高程精度
1.引言
随着社会经济的发展和生活水平的提高,人们对人居环境的要求
也越来越高,城市环境面临的压力越来越大。城市河流除具有给排水
功能外,在保持城市生态平衡、调节区域微气候、塑造城市景观、营
造宜人的滨水空间、传承历史文化等方面的作用也逐步被人们所重
视。因此,综合整治城市河道、发挥河流综合效能,已成为城市建设
和管理的迫切的任务之一。由于河道两侧多为林地、建筑物和其他障
碍物,加之测量的通视要求、测距及地形影响,全站仪等常规测绘方
法受到很大限制,工作效率低、周期长[1]。GPS-RTK是新一代精密
卫星定位系统,具有观测站之间无需通视、定位精度高、观测时间短、
提供3维坐标、操作简便、全天候作业等特点,在河道治理中能发挥
很好的作用。本文以焦作市大沙河综合整治工程为例,对GPS-RTK
河道测量关键技术并对其实用性进行分析。
2.工程概况
大沙河治理工程分为郭村段、秦屯段、铁匠庄段三段。治理长度
12公里,范围自大沙河与民主南路交叉口上游300米处至蒋沟河入
大沙河口下游900米处。主要建设内容为:河道主槽清淤疏浚12公
里,右岸堤防加高培厚12公里,新筑左岸堤防12公里,改建穿堤涵
闸4座,新建穿堤涵闸8座。左岸和右岸红线之间的距离为450米。
测区穿过南张等村庄16个,测区内多林地、旱地、陡砍、厂房、桥
梁、鱼塘、河流等。本次测量的任务主要是绘制出整个范围1:2000
的详细地形图,划定测区边界及绘制断面图,为设计土方量和河道中
心线及后期施工提供主要依据。外业依据参照《全球定位系统(GPS)
测量规范系统》(GB/T18314-2001);《全球定位系统城市测量技术规
程》(CJJ73-97)。
3.GPS-RTK技术的原理
差分GPS定位技术是利用两台及以上GPS接收机同时接收卫星
信号,其中至少一台安置在已知坐标点上(称为基准站或参考站),
另一台用来测定未知点的坐标—称为差分站或用户站,利用基准站已
知准确坐标计算基准站的接收数据产生差分改正数并通过数据链发
送到移动站,移动站根据这一改正数来改正其定位结果,从而大大提
高定位精度。RTK(RealTimeKinematic)技术是载波相位差分技术,
是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。实现载波相位差分
GPS的方法分为两类:修正法和差分法[2]。前者中基准站将载波相
位修正量发送给用户站,以改正其载波相位,然后求解坐标。后者将
基准站采集的载波相位发送给用户台进行求差解算坐标。前者为准
RTK技术,后者为真正的RTK技术。
4.GPS-RTK河道测量关键技术
4.1控制网的布设
在常规三角测量中,对三角网一般有角度不小于30度或不大于
120度的限制性要求。GPS测量中,对同步图形和整网图形形状则不
受限制,而且不必顾及点之间的通视,构网十分自由[3]。此次GPS
控制网的布设是以施测测区地形图,设计横断面图为目的,要求堤坝
桩点位中误差±5cm,高程误差±8cm,此次测量任务按E级GPS网要
求布设。RTK定位技术测量方法不在需要布设常规测量控制网,只
要通过GPS静态联测国家点来测设测区控制点即可[4]。工程测区长
约12km,宽0.45km,面积约5.3km2。按照工程测量任务的要求,在
4个四等GPS控制点的基础上进行静态测量,新增设15个控制点,
共21个控制点均匀分布在测区内。图三为沙河治理工程布设的E级
GPS网,其中dsh1、dsh2、dsh3、dsh4四点为已知起算
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