RTK技術(shù)在農(nóng)田水利工程的應(yīng)用

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摘要：進入新世紀(jì)以來，衛(wèi)星定位測量技術(shù)得到了非常迅速的發(fā)展，各種新型GPS應(yīng)用方式層出不窮，rtk技術(shù)就是其中之一，RTK技術(shù)的出現(xiàn)是GPS應(yīng)用的里程碑之一，顯著提高了各種地形測量、工程繪圖等工作的效率。對于農(nóng)田水利工程而言，將RTK技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)田水利工程中也可以有效提高測量定位效率，促進農(nóng)田水利工程的發(fā)展。在這種背景條件下，文章對RTK技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用做出了詳細(xì)分析，對RTK技術(shù)的定義、使用方法、具體應(yīng)用方式和注意事項等方面內(nèi)容進行了論述，目的在于提高讀者對于RTK技術(shù)的認(rèn)識，明確RTK技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：RTK技術(shù)；農(nóng)田水利工程；應(yīng)用與進步

1RTK技術(shù)基本介紹

（1）RTK技術(shù)定義與優(yōu)點。RTK技術(shù)是指Real-timekinematic即實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)，是能夠?qū)蓚€不同的測量站所測得的載波相位觀測量進行實時聯(lián)合處理的差分方法，RTK技術(shù)是一種出現(xiàn)時間較晚的新型衛(wèi)星定位測量方法。與傳統(tǒng)的GPS測量方法相比，RTK技術(shù)的測量速度和精度都得到了相當(dāng)大的提升，在傳統(tǒng)的GPS測量工程中，如果想得出高精度例如厘米級的測量結(jié)果就必須要在測量步驟完成后進行進一步的計算和總結(jié)，無法獲得實時結(jié)果，但是在使用RTK技術(shù)測量時，通過實時的差分定位能夠在野外測量現(xiàn)場隨著測量過程即時得到高精度的測量數(shù)據(jù)。因此RTK技術(shù)顯著提高了野外測量工作的測量精度、測量速度以及工作和分析效率。（2）RTK技術(shù)的工作原理。RTK技術(shù)的工作過程可以分為兩個部分：實時動態(tài)載波相位差分過程與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程。a.實時載波相位差分。載波指的是進行特殊調(diào)制之后的高頻電磁波，電磁波類型為周期性正弦電磁波；相位是對電磁波信號波形變化的程度，其單位為弧度，在使用載波相位進行距離測量時，對電磁波的相位進行周期測量，研究其變化程度，如果想求某點與基準(zhǔn)點的距離，在波形相位圖上尋找到這一點，測量出其與基準(zhǔn)點的相位差，再結(jié)合電磁波的頻率就可得出具體的距離，使用載波相位進行測距，無論是測量精度還是效率都很高。在進行傳統(tǒng)的GPS測量時，一般采用兩臺或者多臺GPS接收機，對目標(biāo)進行同步觀測，在觀測完成后將所有觀測結(jié)果進行差分測算，原因在于如果只使用一臺機器進行分析很可能會受到機器故障等因素的影響而出現(xiàn)誤差。RTK測量延續(xù)了這一方法，與GPS測量的區(qū)別在于RTK的差分測算過程是隨著數(shù)據(jù)的觀測而進行的即時測算，在基準(zhǔn)站和流動觀測站設(shè)置兩臺或者多臺信號接收機進行同時觀測，通過對兩個站的信號進行差分測算從而確定具體位置情況。b.坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。得到位置數(shù)據(jù)之后并不意味著工作結(jié)束了，要想將這些數(shù)據(jù)投入具體應(yīng)用還需要進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作使其轉(zhuǎn)換為我國使用的地理空間空間坐標(biāo)系。GPS系統(tǒng)應(yīng)用的地理坐標(biāo)系為WGS84坐標(biāo)系，原點位于地球質(zhì)心，之前我國所使用的地理空間坐標(biāo)系為54年北京坐標(biāo)系和80年西安坐標(biāo)系，這兩種坐標(biāo)系的原點位于我國，因此適合我國的測量工作，從2008年4月開始獲批啟用2000國家大地坐標(biāo)系，2018年7月1日起全面使用2000國家大地坐標(biāo)系，因此存在著各種坐標(biāo)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、銜接過程。一般的轉(zhuǎn)換方法為立體分步轉(zhuǎn)換法，將測得的平面數(shù)據(jù)與高度高程數(shù)據(jù)分開，轉(zhuǎn)換類型分為三參數(shù)、四參數(shù)、七參數(shù)和擬合參數(shù)。

2RTK技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用優(yōu)點

RTK技術(shù)的綜合程度和科技化程度很高，RTK技術(shù)是一種具有綜合數(shù)據(jù)處理能力的技術(shù)，在數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、處理和儲存時都擁有非常高的效率，并且由于自身的數(shù)據(jù)計算和轉(zhuǎn)換能力強大，在使用時也非常簡便易操作。例如，在進行工施工現(xiàn)場放樣工作時，傳統(tǒng)的工作方式例如全站儀邊角放樣法需要的步驟很多，并且操作難度較大，除此以外還需要按照很多其它的條件來開展工作，例如需要多人一起進行操作等，這就導(dǎo)致了傳統(tǒng)的施工放樣工作效率低下。但是使用RTK技術(shù)之后，RTK測繪器會結(jié)合輸入的坐標(biāo)數(shù)據(jù)對目標(biāo)進行標(biāo)示說明，從而大大提升了工作效率和準(zhǔn)確度，并且不再需要多人一起操作，節(jié)省了人力和物力。RTK技術(shù)在剛剛誕生時也存在一定的缺陷，例如基準(zhǔn)站校正數(shù)據(jù)時的有效作用的范圍是有限的，如果基準(zhǔn)站和流動站之間的距離過遠(yuǎn)，即使經(jīng)過了差分運算之后，所得到的處理數(shù)據(jù)的誤差也是相當(dāng)大的，導(dǎo)致最終的結(jié)果精確度過低，因此剛剛誕生的RTK技術(shù)測量距離普遍較短，在網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)誕生之后，多站測量網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)，因此RTK技術(shù)的測量精度大大提升，直至今日，RTK技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，因此在開展農(nóng)田水利工程建設(shè)時可以放心使用。

3RTK技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的具體應(yīng)用方式

（1）農(nóng)田水利工程放樣方面。在上文內(nèi)容中已經(jīng)對RTK技術(shù)在農(nóng)田水利工程放樣方面的應(yīng)用進行了簡單敘述，通過RTK技術(shù)進行農(nóng)田水利工程放樣時的主要過程是將工程計劃中的預(yù)定坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入RTK測距儀，通過分析后直接獲得放樣的地點坐標(biāo)。例如，在進行農(nóng)田澆灌水利工程的建設(shè)時，河岸兩邊通常會存在植被等遮擋物，如果使用傳統(tǒng)測距方式，測定完畢之后按順序放置好標(biāo)記，標(biāo)記很容易被遮擋物所遮蓋從而無法判斷具體的位置和施工點。而使用RTK技術(shù)之后只需要得到應(yīng)有數(shù)據(jù)，根據(jù)RTK測距儀和流動站的指引就可以對預(yù)定地點進行挖掘，地面的植被遮擋物的影響是可以忽視的。（2）農(nóng)田水利工程加密控制點方面。農(nóng)田水利工程的地形圖測量工作中，加密控制點的測量是重要內(nèi)容之一，通過加密控制點測量能夠?qū)⒁阎刂泣c測量不到的地方納入探測方位，從而將測定區(qū)的全部的地形都測量出來。在進行加密控制點的測量工作時，之前的傳統(tǒng)測定方法有較多的限制條件，要在這些條件約束范圍之內(nèi)測量出加密控制點需要使用非常多的時間，并且過程也較為復(fù)雜，使用RTK技術(shù)進行測量則會在最大程度上獲得便利。例如在許多供水與農(nóng)田水利工程的建設(shè)時經(jīng)常需要進行大范圍的分散點和斷聯(lián)點地形測量工作，這些點的距離較為分散，如果使用傳統(tǒng)導(dǎo)線測量等方式來測量加密控制點，不僅工作總量大，工作難度也較大，而使用RTK技術(shù)則會改善這一狀況。使用RTK技術(shù)進行農(nóng)田水利工程加密控制點測得工作時首先要對測量區(qū)域內(nèi)的主要GPS點進行確定，將GPS點進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，通過這種方式所得的測量數(shù)據(jù)精度一般都很高，誤差范圍能約束在毫米級。要特別注意的是，在開展農(nóng)田水利工程時，絕大多數(shù)工程的測定區(qū)域的面積都是比較大的，而信號能接收到的范圍是一定的，因此使用RTK技術(shù)時為了確保測量精度最好適當(dāng)設(shè)置多個基準(zhǔn)站，確定合適的位置假設(shè)多次基準(zhǔn)站，并與流動站進行連接，之后進行測量。（3）農(nóng)田水利工程地形圖測量方面。在以往的農(nóng)田水利工程地形圖測量工作時，要想成功完成工作需要滿足的條件很多，包括合適的氣候條件、大氣能見度條件，如果通視條件不良好則無法正常進行地形觀測和數(shù)據(jù)測量，并且在不同的季節(jié)也需要采用不同的觀測方法，因此測量的復(fù)雜程度較大，限制條件較多。而將RTK技術(shù)運用到農(nóng)田水利工程的地形圖測量工作中，不僅對氣候和能見度條件的要求低，在通視度方面也煥然一新，RTK觀測中不需要肉眼通視度觀測，而是采用電磁波進行通視觀測，因此只要待測地形滿足電磁波通視條件就可以正常進行作業(yè)，作業(yè)的難度低，限制條件也少，優(yōu)勢巨大。在使用RTK技術(shù)進行農(nóng)田水利工程地形圖測量時，為了維持測量的精度要注意設(shè)置重復(fù)組，例如在對水渠進行測量時要選取多個地形斷面進行測量，并且對每一組斷面進行多次測量，通過這種方式來減少設(shè)備和人工操作時產(chǎn)生的誤差。在測量時只需要一名工作人員即可，讓此工作人員攜帶儀器在待測地形點進行停留并輸入特征編碼，在所有地形點上重復(fù)完這一過程之后通過軟件就能生成所需地形圖。（4）需要注意的問題。在使用RTK技術(shù)進行農(nóng)田水利工程測量時，很多測繪地點是較為偏遠(yuǎn)的，這里的偏遠(yuǎn)指的是與城市的距離過遠(yuǎn)，在之前沒有太多的測繪數(shù)據(jù)基礎(chǔ)參考，并且在測繪地周圍缺乏足夠的高程點，整體條件無法完全滿足RTK技術(shù)的使用條件，不能提供建站的基本信息，因此在進行工作時為了能讓RTK技術(shù)起到應(yīng)有的作用，要對作業(yè)進行相應(yīng)的調(diào)整。例如可以將RTK測繪的作業(yè)半徑進行調(diào)整，如果測繪面積過大可以將測繪地點分成多個區(qū)塊進行分別測量。此外在架站時還有一些基礎(chǔ)事項需要進行注意，例如架站時要分清電瓶的正負(fù)極，架設(shè)完成之后要根據(jù)設(shè)備上的指示燈來正確判斷設(shè)備的運行情況和站點的狀態(tài)，在使用文件時要注意文件的順序和后綴名類型等。RTK技術(shù)與傳統(tǒng)的測繪技術(shù)相比還是一種較為新興的技術(shù)，因此擁有廣闊的發(fā)展空間，相信隨著科技的發(fā)展，RTK技術(shù)的操作會越來越簡便，更有利于農(nóng)田水利工程的開展。

4結(jié)束語

隨著改革開放的不斷深入進行，我國各項科學(xué)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，衛(wèi)星定位測量技術(shù)和測繪技術(shù)的發(fā)展尤為迅速，其中，RTK技術(shù)是應(yīng)用程度最廣、效率最高的新型GPS應(yīng)用測量技術(shù)之一。對農(nóng)田水利工程而言，RTK技術(shù)的出現(xiàn)也明顯提升了水利工程測量的精準(zhǔn)度和簡潔程度，不僅可以節(jié)省測量工作的人力物力，還能提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度。本文從RTK技術(shù)的定義、工作優(yōu)點、工作原理、具體應(yīng)用方式等方面對RTK技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用進行了分析，希望能為讀者提供一定的啟發(fā)性作用。

參考文獻：

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[3]張興波，劉作慧.RTK技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用[J].黑龍江水利科技，2010，38（05）：205.

作者：徐明根 單位：惠州市三農(nóng)工程咨詢有限公司