林賢斌

(廣州市中海達(dá)測繪儀器有限公司，廣東廣州 511400)

中海達(dá)·開啟智時(shí)代

基于高精度GNSS測量系統(tǒng)的山洪災(zāi)害調(diào)查外業(yè)采集方案

林賢斌

(廣州市中海達(dá)測繪儀器有限公司，廣東廣州 511400)

湖南省水文水資源勘測部門根據(jù)實(shí)際作業(yè)情況，與廣州市中海達(dá)測繪儀器有限公司共同研究訂制了一套貼合需求應(yīng)用的外業(yè)采集軟件，以達(dá)到高效、準(zhǔn)確的工作效果。

一、實(shí)際作業(yè)需求

為了準(zhǔn)確獲取洪澇災(zāi)害的實(shí)際影響，需要對水道的橫斷面、縱斷面進(jìn)行采集，獲取每一個(gè)剖面的三維地形信息，從而準(zhǔn)確地計(jì)算及模擬水情變化。因此，高程信息將作為一個(gè)重要的外業(yè)數(shù)據(jù)采集信息。

根據(jù)此次的項(xiàng)目技術(shù)規(guī)范，平面精度需控制在10 m以內(nèi)，然后根據(jù)現(xiàn)有GPS測量技術(shù)，高程精度一般為平面精度的兩倍。若使用米級(10 m以內(nèi))設(shè)備，高程精度最大可達(dá)20 m，對于水利水文而言，極有可能出現(xiàn)上下游顛倒、剖面信息完全錯(cuò)誤的情況。而在野外環(huán)境中，一般沒有控制點(diǎn)，因此通過全站儀進(jìn)行高精度測量也幾乎不可能。

綜合所有實(shí)際情況，使用高精度的GNSS測量系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將從技術(shù)性及操作性兩方面有效解決問題。

二、高精度GNSS測量系統(tǒng)

要實(shí)現(xiàn)高精度GNSS測量的技術(shù)前提是接收高精度差分信號(可排除需要連續(xù)觀測數(shù)10 min甚至數(shù)小時(shí)的靜態(tài)觀測)，該信號可以由CORS(城市連續(xù)運(yùn)行參考站)或單基站提供。由于山洪地質(zhì)災(zāi)害往往發(fā)生在遠(yuǎn)離城市的郊區(qū)村落甚至是大山大河里，這些區(qū)域很可能會出現(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到或是信號不穩(wěn)定的情況，而CORS是通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行差分信號傳輸?shù)?，因此，此高精度設(shè)備需要支持蜂窩網(wǎng)絡(luò)及UHF兩種通信模式。

目前，支持高精度GNSS測量的產(chǎn)品主要有RTK和手持RTK兩種。以下是兩種產(chǎn)品之間的區(qū)別：

1)RTK(以中海達(dá)公司的H32豪華版/V60/ A10為例)?？蓪?shí)現(xiàn)厘米級甚至毫米級定位，由GNSS接收主機(jī)、對中桿、控制手簿3部分組成，一般支持蜂窩網(wǎng)絡(luò)及內(nèi)置UHF收發(fā)兩種通信方式；性能穩(wěn)定、價(jià)格較貴；在沒有蜂窩網(wǎng)絡(luò)的情況下，可借助RTK主機(jī)內(nèi)置的UHF方式，通過兩臺RTK實(shí)現(xiàn)基站＋移動(dòng)站的1＋N模式進(jìn)行高精度作業(yè)。內(nèi)置UHF最遠(yuǎn)作用距離可覆蓋半徑為5 km的區(qū)域，如圖1所示。

圖1

另外，RTK所標(biāo)配的iHand20控制手簿，內(nèi)置GPS模塊及800萬像素的攝像頭，因此，還可替代小型數(shù)碼相機(jī)對現(xiàn)場情況進(jìn)行拍攝，并可自動(dòng)記錄并關(guān)聯(lián)拍攝所在點(diǎn)名、GPS坐標(biāo)等，極大減輕了內(nèi)業(yè)核對的工作量。

2)手持RTK(以中海達(dá)公司的Qstar 8為例)。可實(shí)現(xiàn)厘米級定位；單一手持設(shè)備，內(nèi)置高精度GNSS模塊；一般只支持蜂窩網(wǎng)絡(luò)單一通信方式；便攜性非常好，性能一般，價(jià)格較便宜，如圖2所示。

圖2

結(jié)合當(dāng)?shù)仨?xiàng)目預(yù)算及作業(yè)環(huán)境蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況，可組合選擇進(jìn)行搭配作業(yè)。

三、系統(tǒng)作業(yè)方式

由北京七兆科技有限公司開發(fā)的“山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)現(xiàn)場采集終端”，是本項(xiàng)目的承接系統(tǒng)，該軟件針對山洪災(zāi)害調(diào)查工作進(jìn)行專業(yè)的訂制開發(fā)，是一套功能強(qiáng)大的業(yè)務(wù)處理軟件。該軟件為x86架構(gòu)下開發(fā)的系統(tǒng)，只能運(yùn)行在Windows XP/Windows 7/Windows 8等版本的操作系統(tǒng)。目前，滿足該系統(tǒng)運(yùn)行的便攜式硬件設(shè)備幾乎都為民用產(chǎn)品，若用來進(jìn)行野外移動(dòng)辦公，在產(chǎn)品的可靠性、防護(hù)性、持續(xù)性上都難以滿足實(shí)際需求，因此，針對此現(xiàn)狀將開發(fā)一外業(yè)簡易采集軟件，通過事后數(shù)據(jù)兼容的方式(?.xls文件與?.kml文件)，與該軟件進(jìn)行無縫對接，如圖3所示。

圖3 山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)現(xiàn)場采集終端軟件

通過針對山洪災(zāi)害外業(yè)調(diào)查定制的Hi-Survey軟件，用戶只要通過常規(guī)的RTK碎部采集，無須任何其他知識的培訓(xùn)，即可完美地進(jìn)行坐標(biāo)信息的采集，包含斷面采集、GPS軌跡采集、現(xiàn)場照片采集，如圖4、圖5所示。整體分為4步：

1)連接CORS：進(jìn)行高精度坐標(biāo)采集的環(huán)境設(shè)置，初次設(shè)置后，只需點(diǎn)擊兩個(gè)按鈕即可實(shí)現(xiàn)。

2)創(chuàng)建項(xiàng)目：初次設(shè)置后，只需輸入項(xiàng)目名稱，進(jìn)行工作數(shù)據(jù)整理即可。

3)坐標(biāo)及照片采集：可關(guān)聯(lián)800萬像素的照片，并自動(dòng)將GPS位置信息寫入照片中。

4)數(shù)據(jù)導(dǎo)出：一鍵導(dǎo)出至七兆公司的山洪軟件中。

圖4 軟件工作截圖

圖5 現(xiàn)場通過中海達(dá)iHand20(RTK手簿)所拍攝的照片

四、結(jié)束語

高精度坐標(biāo)是保障安全生產(chǎn)的前提。中海達(dá)通過個(gè)性化的開發(fā)定制，快速地開發(fā)出一套更能結(jié)合用戶實(shí)際作業(yè)環(huán)境及使用習(xí)慣的生產(chǎn)工具。通過小微創(chuàng)新，充分發(fā)揮常規(guī)測量工具的潛能，不僅能為用戶提高生產(chǎn)力，更能通過高集成度的解決方案，減少預(yù)算開支。

(本專欄由中海達(dá)和本刊編輯部共同主辦)