GPS RTK和全站仪在上海水土流失动态监测中的应用研究

【摘要】本文以上海南汇东滩区域为例，阐述GPS RTK、全站仪和测深仪等设备技术在该地区水土流失动态监测中应用探索和实践，利用采用上海市测绘院建立的上海虚拟参考站网络系统（即VRS系统），通过对水深、地形的测量，掌握潮间带高程特征及沿线一定范围陆域的地形情况，以满足水土保持的监测需要。研究成果可为相关应用与研究提供参考。

【关键词】水土流失动态监测;GPS RTK技术;水土保持;潮间带测量;上海南汇东滩区域

上海的地理位置，有很大一部分是处在长江三角洲的这个平原之上，土壤的构成都是半水成与水成类型的土壤占主导。由于水系比较丰富，在西南的部位可以看见一些小的丘陵，所有的海拔平均的高度是四米，由于地基还是很固定的，降水也很充足，雨水多的季节分布得比较均衡，而且在降雨的强度方面，一般都是中型及小型的降水，植物生长的环境比较好。所以，在上海所出现的水土方面的流失，以水力方面的腐蚀占主要部分，由于水土方面的严重流失，使得水环境越来越恶化，对于航运方面也很不利。

本文以上海南汇东滩区域为例阐述GPS RTK、全站仪和测深仪等设备技术在水土流失动态监测中应用探索和实践。通过对水深、地形的测量，掌握潮间带高程特征及沿线一定范围陆域的地形情况，以满足水土保持的监测需要。

1、平面和高程控制测量

1.1 平面控制测量

测前收集了上海市测绘院在工程区域附近2个四等GPS点作为控制点。平面控制系统为上海平面坐标系统，高斯投影，3°分带，中央子午线为121°28'。平面控制点使用网络GPS RTK 测量，链接SHCORS基准站，RTK流动站手簿内置测区平面坐标转换七参数。为验证平面坐标转换参数与平面控制点的精度，校核上海市测绘院GPS控制点2个（G3561、G4133），平面坐标较差小于限值，以满足GPS RTK观测作业及点位平面定位精度满足规范及本项目平面控制精度要求。GPS RTK流动站在使用前进行参数设置和检查，正确设置天线高、数据单位、尺度因子、坐标转换和高程异常模型等参数。平面控制点及高程点观测值与已知值对比表见表1：

1.2 高程控制测量

1）高程控制系统为吴淞高程系。

2）基本高程控制测量

基本高程控制等级为四等几何水准测量。

3）水准测量采用数字水准仪、2米条码水准尺，按后-后-前-前顺序观测。水准测量观测作业保证上表各项限差指标要求。

2、潮间带测量

在这次的测量当中，主要的范围是潮间地带，所涉及的范围在5KM之内，潮间这个概念所说的就是涨潮的时候，所处的最高的潮位与最低的潮位，这两者之间的海岸的区域，这个范围也是是海生物丰富聚集的区域，也是容易形成水土流失的地方。本次测量采用断面法，断面间距为100m。

2.1 采用基准

坐标系统采用上海平面坐標系统;高程系统采用吴淞高程系（2016年）。

2.2 水深测量

对水的深度进行测量所运用的测深仪，分辨率：0.01m，测深精确度为：±1cm±0.1%D（D是水深值）;GPS的定位精确度平面为：±（8+1×10-6D）mm。

2.3 水位观测

水位观测采用上海市测绘院建立的上海虚拟参考站网络系统（即VRS系统），其模型精度为±5cm，能够满足河道图根控制和碎部测量的要求。

2.4 资料处理

对现场实测的资料进行平面粗差和水深粗差检查，对一条直线上明显偏离的平面坐标点和水深数据跳变数据进行剔除处理，将所有的数据导入到数据处理软件，按照1m的间隔进行断面数据筛选，对明显有起伏变化的地方加密数据点，并利用南方CASS软件生成断面图，选取海塘大堤顶部作为起点，断面图严格按照规范，横向比例尺1：500，纵向比例尺1：100，测点间隔为5m。

3、陆域地形测量

3.1 GPS RTK测量

陆上断面（潮间带测量断面在海塘大堤上的延伸）布设、数量与水上测量断面相同，内容包括海塘大堤顶以及大堤和潮间带之间的芦苇区域。按照设计布设的断面线，从芦潮港码头开始，以西为负，以东为正，每隔100m布置一个断面，按照GPS手簿导航屏幕指示控制偏距，最大偏离距离不超过1m，并在斜坡处坡顶、坡中、坡底分别进行采集坐标数据，确定边坡的高程特征。

3.2 全站仪测量

在进行工作当中，如果当地地形对于卫星的信号接收不那么顺利，就要运用RTK对图发中的占位进行坐标，接下来再运用全站型的仪器进行碎步点的坐标标注。在进行工作的具体实施过程中，所产生的对中间的偏差要控制在一个厘米之内;要运用全站式的仪器，一定要进行文件的储存;将后视点做为一个检验的核心点来作出相关的检验与核查，要将偏差控制的控制的范围之内，才能够作出点方面的收集;将碎部点的相关数据等进行收集。

4、结论与建议

通过此次RTK技术和全站仪测深仪的联合作业，利用采用上海市测绘院建立的上海虚拟参考站网络系统（即VRS系统），大大提高了水土流失动态监测的效率，所以这种自动化所占的比率非常高，可以极大地使人为因素的误差得到减少，提高了精度，运用此类的方法可以非常高的效率来完成测量方面的工作，与通常的测量工具相比具有极大的优势，也为类似项目的测量提供了一些探索和实践经验。

参考文献：

[1]国家测绘局.全球定位系统（GPS）测量规范GB/T18314[S].北京：测绘出版社，2009

[2]王强，徐剑.全站仪与GPS共同作业方法讨论[J].现代测绘，2009（02）：20-22.

[3]桑保良，吴景社，刘静森，李瑜.上海市水土保持工作现状与建议[J].中国水土保持，2007（12）：9-10.

作者简介：

张小路，上海水辰信息科技有限公司，上海。