南方手持GPS在水利普查及水利工程勘測中的應用

1、水利普查是一項重大地國情國力調查,是國家資源環(huán)境調查地重要組成部分,是國家基礎水信息地基準性調查.開展全國水利普查是為了全面查清我國江河湖泊和水利工程地基本情況,系統(tǒng)掌握我國江河湖泊開發(fā)治理保護狀況,摸清經(jīng)濟社會用水狀況,了解水利行業(yè)能力建設情況 ,建立國家基礎水信息平臺,為國家經(jīng)濟社會發(fā)展提供可靠地基礎水信息支撐和保障.水利普查中地測量工作水利普查分以下四個階段進行：一、前期準備階段。二、清查登記階段。三、填表上報階段。四、成果發(fā)布階段.如下圖 1-1,是水利普查地第二階段,清查登記 .清查登記地具體實時方案鍵下圖：圖 1-1 水利普查第二階段 清查登記在第二階段 ,清查登記地過程中 ,必然

2、涉及到外業(yè)調查 ,外業(yè)調查主要內容包括：調查河流湖泊地類型、數(shù)量、流域面積、位置及其分布。調查河流湖泊岸線地長度、分布。調查河流水文特征、類型和分布。調查河流湖泊地使用現(xiàn)狀、水資源災害調查、水資源利用調查和水資源可再生利用調查等三個方面 .河流湖泊范圍大、涉及面廣,同步性強地特點和其調查方法對測量手段提出地要求決定了當前河流湖泊普查地最優(yōu)數(shù)據(jù)采集與定位方法必然是GPS 衛(wèi)星定位技術和遙感技術相結合地方式 .具體地 GPS 衛(wèi)星定位技術測量應用方案必須根據(jù)這一情況制定.河流湖泊地勘測范圍廣 ,填圖比例尺大 (主要在 1：1 萬和 1：5 萬),其調查方法與技術路線中地定位與數(shù)據(jù)采集方法具體歸納有

3、如下：對于有居民地河流湖泊區(qū)域：1.對河流湖泊地沿岸線進行沿岸踏勘與填圖測量,尤其要用GPS 進行沿岸觀測點與特征點地高精度定位靜態(tài) (含快速靜態(tài) )測量 ,以滿足遙感影像驗證、定位校正和幾何配準地規(guī)范要求 .2.用RTK 系統(tǒng)配合測深儀進行水上和沿岸地形地貌地高精度測量,和水深地確定.3.用DGPS 定位手段進行河流湖泊地類型分布和水資源情況調查.對于無居民地河流湖泊區(qū)域：1.對于一般性無居民河流湖泊區(qū)域,在遙感地基礎上進行現(xiàn)場地踏勘填圖,采用 DGPS 對沿岸地物特征點、典型類型及界線、開發(fā)活動情況進行高精度定位,并滿足遙感影像驗證、定位校正和幾何配準地規(guī)范要求.2.對于專項性無居民地流域

4、除完成沿程勘測和填圖外還要求對特征基點進行DGPS測量及標記.對以上河流湖泊普查地 GPS 測量方式進行分析、總結并結和具體地測量手段流調查測量工作情況顯示如下表 1-1 所示：,可以把河表 1-1 水利普查測量工作分類表序號工程測量工作內容精度要求1河流湖泊沿線根據(jù)調查區(qū)域內地河流湖泊分布,結合工作達到國家控制測布設高精度地地具體情況布設永久性地河流測量基點,為量地標準 ,點位高控制基點測量其后地遙感像控點和水上測量小區(qū)域測量提程精度在 10-20供起算點 ,使用靜態(tài)與快速靜態(tài)模式 .厘M級.2水上測量與小在控制點地基礎上完成地水上與小區(qū)域.使局部與小區(qū)域測區(qū)域測量用 RTK.量在 10厘M

5、.3手持機測量進行無居民區(qū)域地像控測量與水資源分布、亞 M 級類型測量 .從表 1-1 我們可以看出 ,水利普查外業(yè)對精度地需求最普遍地將會是亞 M 級 ,而目前市面上測量型手持 GPS 運用得最普遍地也是亞 M 級手持機 ,南方 2011 年推出地 5 個系列地手持GPS(730、 740、 740W 、750、 760),精度從 M 級到亞 M 級 ,甚至到厘 M 級 ,完全符合水利普查地需求 .而且 ,相對于 RTK, 南方手持GPS 地使用有如下特點：1、 操作簡單 .不同于 RTK, 南方手持 GPS 不需要每天架設基準站 ,甚至不需要每天進行校正 ,單機操作 ,軟件容易入手 ,原理

6、容易理解 ,操作出現(xiàn)錯誤也容易查找原因 ,方便及時做出更正 .2、 應用領域廣 .不僅能用于水利普查,還適用于水利工程建設,水利設施勘測 ,更可以用于國土、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、電信、石油管道等等多種方向.3、 可擴展性強 ,可供第三方軟件開發(fā).南方那個手持GPS 可用于多種需要不同用途地GIS 軟件 ,而南方手持GPS 本身具有地可擴展性和智能性業(yè)軟件開發(fā)者提供所需地良好硬件設備以及數(shù)據(jù)接入端口GIS 行業(yè) ,那么就,能為各種GIS 行.4、 輕便、實用 .眾所周知 ,RTK 需要架設基準站和電臺雜沉重地設備無疑增加了外業(yè)人員地負擔 ,而使用南方手持,水利作業(yè)野外工作環(huán)境復雜GPS,能為外業(yè)人員

7、帶來很多方,復便 .5、 價格便宜.一臺南方手持GPS 設備價格不到一臺RTK價格地一半.綜上所述 ,水利普查相關部門可以根據(jù)需要購買對應地南方手持GPS 以及所必須地最少數(shù)量地南方RTK, 二者配套使用,來進行水利普查地外業(yè)工作,為進一步節(jié)省費用,建議可以用南方手持GPS 兼用 RTK 手薄 (南方手持 GPS 也具備這種功能),南方手持機內置GPS,還兼具獨立定位功能 ,野外作業(yè)者可以根據(jù)精度需求,結合實際情況 ,帶不同地設備進行野外作業(yè).運用南方手持 GPS,能對不規(guī)則地待測區(qū)域及較大區(qū)域地面積 ,通過航測和采集特征點測量面積地方法來測量 ,沿著運行線路畫出一條軌跡 ,從而計算出該軌跡所

8、圍區(qū)域地面積 .提供坐標 ,實現(xiàn)水域面積測量成果可視化 .在 GI S 地圖上數(shù)字化可視化顯示、 編輯 ,一次測量成果滿足規(guī)劃、防洪決策、工程管理等多工程標需求 ,充分體現(xiàn) “一物多用 ,成本節(jié)約 ”地理念 .在水利普查中如何合理運用南方手持GPS：1、連接CORS 站達到亞M 級定位精度現(xiàn)在 ,大多數(shù)城市或區(qū)域都建立有城市連續(xù)運行參考站網(wǎng)絡CORS 系統(tǒng) ,僅南方公司就在國內各區(qū)域已經(jīng)建成有近1000 個 CORS 站 (見圖 1-2,南方 CORS 基站全國分布示意圖),當處于這些CORS 地服務區(qū)域時 ,如使用者所在位置與CORS 地距離在300km 以內 ,既可使用南方手持GPS 含有

9、地內置GPRS 網(wǎng)絡模塊 (見右圖 ),放入普通地手機卡,既可連接最近地城市連續(xù)運行參考站CORS 系統(tǒng) ,既可以實時動態(tài)地達到小于1M 地定位精度 ,這樣 ,完全滿足水利普查中地經(jīng)緯度位置填圖精度要求.圖 1-2,南方 CORS 基站全國分布示意圖：2、中東部區(qū)域SBAS 星站差分定位可達到1 3M( 與區(qū)域相關)若是普查區(qū)域所在地地附近,無連續(xù)運行參考站CORS 可用 ,尤其是在一些山區(qū)、人煙稀少或經(jīng)濟欠發(fā)達區(qū)域,CORS 站點稀少 ,普查工作者無較近或滿足距離地CORS 站可用 .尤其一些區(qū)域 ,GPRS 信號較為微弱 ,不方便連接CORS 進行定位精度地提高或保證.這時 ,南方S750

10、 G2 提供自動接入SBAS 星站差分衛(wèi)星地功能,只需要單機開機,在中國中、東部可以自動接入 SBAS 地差分信號 ,使得平面位置地定位精度在1-3M 之內 ,中國東部區(qū)域甚至可以達到亞 M(CEP), 既保證經(jīng)緯度填圖精度地經(jīng)度及緯度在0.1 秒以內 ,這樣也完全滿足了水利普查要求中地定位精度.圖 1-3,SBAS 衛(wèi)星有效工作范圍示意圖：3、后差分技術：在中國西部地部分區(qū)域,距離 SBAS 地服務區(qū)域較遠,SBAS 地時間可用性、信號強度及定位精度 ,會有一定程度地下降.而且目前西部區(qū)域城市連續(xù)運行參考站地數(shù)量有限,尤其西部山區(qū)及無人區(qū)域較多,GPRS 手機信號盲區(qū)也較多,這樣 ,就不便于

11、依靠連續(xù)運行參考站CORS 及 SBAS 定位技術進行定位精度地提高及保證.此時 ,可以使用后差分技術.后差分技術類似于快速靜態(tài),但操作時間短 (幾秒鐘一個點 ),采集速度快 ,精度高 (可達到亞 M 級 )、操作方法簡單等特點 .使用后差分 ,需要選擇使用支持后差分技術廠家所生產(chǎn)手持GPS 設備 .后差分工作地同時 ,其實也能產(chǎn)生實時差分地數(shù)據(jù),在西北一些地區(qū),實時差分數(shù)據(jù)沒有后差分解算后地數(shù)據(jù)精度高,但可供參考 .后差分技術目前已運用得十分成熟,如圖 1-4,是南方衛(wèi)星導航后差分軟件解算數(shù)據(jù)地軟件界面,界面簡單 ,操作容易 .圖 1-4,南方后差分軟件解算數(shù)據(jù)界面：4、西部使用PPP 技術

12、定位小于3M在西部地區(qū) ,還可以選擇帶有“精密單點定位 ”(PPP技術 )功能地南方手持GPS 進行定位 ,同樣只需要開機搜索衛(wèi)星并自動解算,5-8 分鐘之后 ,便可以實施作業(yè),達到平面位置地精度在3M 之內 ,既保證填圖精度地經(jīng)緯度在0.1 秒以內 ,也可以進行實時動態(tài)地定位.目前 PPP技術還不夠成熟 ,測量界公認地高精度測量方式仍然是差分測量.PPP 技術實時產(chǎn)生地數(shù)據(jù)無法達到亞 M 級精度 ,而且對衛(wèi)星數(shù)據(jù)質量要求較高,需要初始化時間較長,所以如果對精度需求較高 ,在西北地區(qū)仍然建議使用后差分技術.5、南方手持GPS 地多媒體技術進行普查輔助在水利普查工作較繁瑣及較多地外業(yè)普查信息中

13、,還需要與大量地內頁工作進行匹配、疊加分析及綜合判斷 .利用南方手持 GPS 地拍照、錄音等功能 ,可以增加在野外記錄信息地多種手段 .如在野外對河湖區(qū)域景觀進行拍照、或在不方便使用手寫輸入功能時使用語音記錄功能 .若需要在內業(yè)對外業(yè)普查成果進行核查確認時,可以啟動直觀、有效地輔助.6、南方手持GPS 地其它特點：南方手持 GPS 對應地測量軟件,可支持多種數(shù)據(jù)導出,大大方便內業(yè)處理GPS 測量結果數(shù)據(jù)導出.例如 Excel (CSV),AutoCAD(CASS),MapInfo,ArcGis ,圖 1-5,手持其它自定義格式 .圖 1-5 測量南方手持GPS 測量結果數(shù)據(jù)導出：南方手持GPS 導出地數(shù)據(jù) ,運用于南方地形地籍成圖軟件CASS, 見圖 1-6,手持 GPS 數(shù)據(jù)導入 CASS 軟件軟件 .南方手持 GPS 還可以導入GIS 軟件處理好地各種格式地影像圖,如 dxf 、 shp、 tif 、bmp、 jpg、 img 等等常見格式,見圖 1-7 將影像圖導入手持GPS.圖 1-6：南方手持GPS 數(shù)據(jù)導入CASS 軟件軟件南方手持GPS 還可以導入GIS 軟件處理好地各種格式地影像圖,如 dxf 、 shp、 tif 、