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水利灌区工程中实时动态差分法技术的运用

发布时间:2018-09-26

摘要

  目前农业仍然是国家重点支持的产业, 水利灌区是为发展农业生产服务的水利事业, 加强农业水利灌区建设就是保护农业、支持农业的具体表现, 因此, 各个农业水利部门正在深入研究水利灌区相关技术, 这不仅可以实现对水资源的科学合理管理, 而且对发展节水用水技术是非常有益的。国内很多地方仍然保持以前简单的灌溉技术, 这些地方应当加强学习, 了解新的水利灌区的管理技术。本文重点介绍了RTK技术在水利灌区中的应用, 这是一种信息化、现代化的水利灌区管理技术, 它通过现代信息网络手段, 对水利灌区实现动态管理, 形成一个网络系统, 从而全面提高了水利灌区的信息化管理水平。

水利灌区工程中实时动态差分法技术的运用

  1、RTK技术原理和主要优势

  1.1、RTK技术原理

  RTK技术又称为载波相位差分技术, 是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的技术, 它将基准站采集的GPS卫星载波相位观测量通过调制解调器进行编码和调试, 再经电台数据链发射出去, 流动站接收机在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时, 接收来自基准站的电台信号, 通过解调得到基准站的载波相位观测量, 再利用OTF技术对由基准站和移动站采集的载波相位观测量所确定的差分改正数动态求解整周模糊度。只要能保证4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的卫星几何图形, 则流动站可根据给定的转换参数进行坐标系统的转换, 实时给出厘米级的定位结果。

  1.2、RTK技术的主要优势

  国内很多水利灌区项目已经逐步开始使用RTK技术, 这种RTK技术比一般测量技术先进很多, 准确率也非常高, 具有非常明显的优势, 其中主要优势包括: (1) RTK技术在时效性上非常具有优势, 当你在野外现场进行测量工作时, 如果采用了RTK技术, 它可以很快给出定位, 并且可以准确到厘米级别, 准确率非常高, 但是如果没有采用RTK技术, 就只能进行静态测量, 然后将静态测量的结果回到单位进行计算和分析, 才能得到最终结果。这种传统的方法时效性很差, 效率比较低, 不利于工作的快速推进。 (2) RTK技术与GPS相比就有一定特点。RTK技术本身就是基于载波相位观测值得出的结果, 能够及时完成定位工作, 及时取得坐标系中的定位结果, 准确率非常高。而GPS就需要选择载波相位, 如果不选择载波相位进行测量, 则准确率就非常低, 不能满足水利灌区管理的精度要求。在水利灌区管理中应用RTK技术, 可以使得基准站能够实时传输观测的信息, 当收到RTK技术收集的观测值后再与GPS数据进行比较, 从而得到差异值, 不断提高准确性。

  2、RTK技术在水利灌区工程中的应用情况

  国内水利灌区工程中已经总结了非常多的经验, 当采用三角网测量办法进行水利灌区测量时, 这种方法的准确率非常低, 经常会出现比较大的偏差, 尤其是测量工作一般是在野外, 工作环境比较恶劣, 测量工作不便于开展, 而且需要大量的人力物力, 效率非常低。有时也会采用GPS测量方法, 这种方法需要在野外完成数据测量后, 将数据带回实验室进行计算分析, 如果发现数据存在较大偏差, 还需要重新到野外进行重新测量, 效率也是比较低。如果采用RTK技术进行水利灌区的测量, 就会大大提高测量的精度, 节约大量的人力物力, 提高测量效率, 在现场就能查看测量数据, 如果存在偏差或不能达到测量的技术要求, 在现场就可以立即解决, 节省了往返路途的时间, 工作效率就会明显提高。

  另外, RTK技术还可以应用在水利灌区的地形测量工作中。以往的地形测量工作, 一般是在工作区域选择一个控制点, 制定一个专项测量方案, 并需要很多测量设备配合工作, 对地物分别进行详细的编码, 要将编码分别记录在案, 同时要购买或测量一个大比例尺的地图, 并在地形图上进行部点, 这些工作还需要安排足够的人员同时开展工作, 工作内容和工作强度非常大, 如果测量不准确, 还需要重新进行校正或测量, 准确性比较低, 效率比较差。如果在水利灌区的地形测量工作中采用RTK测量技术, 测量时间能够大幅度减少, 一个人就能完成现场的测量工作。首先按照地形测量方案选择好测量位置, 然后将位置编号输入设备, 就能够准确定位, 大幅度减少了工作时间, 提高了准确度和效率。同时, 这种RTK测量技术不会受到环境或地形的影响, 而且设备的操作非常简单, 完全能够满足水利灌区测量的技术要求, 实现了提高管理水平、降低管理成本的目标。

  3、RTK技术的主要问题及解决办法

  3.1、RTK技术的主要问题

  RTK技术是一项非常先进的测量技术, 但是在使用过程中也会存在一些问题, 主要问题如下:

  (1) 当基准站提供的基准坐标不准确时, 就会导致流动站的坐标也有偏差, 因此, 基本站的基准坐标准确性非常重要, 对整个测量工作都会造成根本影响, 在基准站建设时一定要控制好基准坐标的准确性。

  (2) 当坐标转换时不够准确时, 也会造成一定偏差。一般这个问题发生在已经知道的公共点转换为水利灌区内的公共点坐标。应当尽量增加公共点的数量, 提高已知公共点的准确性。

  (3) 在水利灌区选择基准站时, 应当选择卫星角度比较高的区域, 并且一定要避开电子干扰因素, 避开面积比较大的水域范围。

  (4) 在水利灌区使用RTK技术进行测量时, 应当选择合适的时间开展测量工作。一般应当避开中午时间, 这个时间段容易受到卫星的影响比较大, 造成RTK设备运行速度非常慢, 不利于开展工作。

  3.2、解决办法

  针对在水利灌区测量工作中RTK技术可能遇到的问题, 下面给出了一些解决的办法:

  (1) 当采用RTK技术进行测量工作时, 发生无法进行电台连接、锁定卫星及利用公共卫星的问题, 应当检查各线、串口连接是否正确, 查验基准站的接收机和发射电台是否能够正常使用, 流动站的电台设置与发射电台频道是否保持一致。如果检查后仍出现无法进行电台连接的情况, 要将RTK进行初始化设置。

  (2) 当在进行RTK数据测量时, 遇到了建筑物或其他遮挡物, 就可能对RTK的工作产生影响, 甚至可能导致失去卫星连接, 这种情况可以进行RTK初始化设置, 或者调整设备的模糊度。

  (3) 如果RTK工作范围超过设计要求的距离时, 可能会出现信号不好的情况, 接收机不能取得准确的整周数解, 这种情况下, 一定要检查电瓶或接收机的电量, 或者将基准站调整到适当的控制点上。

  (4) 如果水利灌区的某个位置有一定的测量盲区, 不能够使用GPS信息, 这种情况下, 应当采用传统办法进行测量。

  结语

  随着水利灌区相关工作的不断发展, RTK技术已经被各个灌区管理部门所认可, 这种技术能够提高水利灌区的管理水平, 提高测量的工作效率, 如果将RTK技术与网络技术相结合, 将能够更加快捷地读取数据, 满足水利灌区工作的要求。另外, RTK技术所得到的数据可以采用多种电子格式进行保存, 为水利灌区相关信息管理工作提供了便利。

  参考文献
  [1]石金峰, 李新慧.RTK技术及其在控制测量中的应用[J].辽宁工程技术大学学报, 2004 (6) :737-739.
  [2]景维立.GPS网络RTK技术及应用[J].四川测绘, 2005 (1) :184-187.

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