GPS RTK技术在地下管线测量运用研究

摘要：GPSRTK技术具有较多的优势。本文就GPSRTK技术在地下管线测量中的几个问题进行了探讨分析，具有较强的意义和价值，供参考借鉴。

关键词：GPSRTK；地下管线测量；应用

Abstract: GPSRTK technology with more advantage. This paper GPSRTK technology in underground pipeline measurement discusses several problems in the analysis, with strong meaning and value, for reference for reference.

Key words: GPSRTK; Underground pipeline measurement; application

中图分类号：TU990文献标识码： A 文章编号：

1GPS RTK技术简介

GPSRTK测量系统是GPS测量技术与数据传输技术相结合而构成的组合系统，是以载波相位观测量为依据的实时差分GPS测量技术。它是在基准站安置一台GPS双频接收机，对所有可见的GPS卫星进行连续观测，并将连续观测所得信息和基准站自身的信息通过无线电传输适时传送出去。在流动站上，GPS接收机上除接收卫星信号外，同时还接收来自基准站的数据信息，并通过仪器内置软件实时解算出三维坐标信息及精度信息。

GPS RTK实时三维定位精度可以达到厘米级，已经广泛应用到控制测量、工程测量、地形及地籍测量中。GPS RTK具有精度高、测量时间短、全天候、高度集成和自动化、无需通视及远距离测量等优点。利用GPSRTK进行地下管线点测量，大大提高了工作效率。

2GPS RTK基本原理介绍

GPS定位模式根据作业模式可将分为三大类：绝对定位、相对定位、差分定位三大类。

RTK(RealTimeKinematic)定位技术是以载波相位测量与数据传输技术相结合的实时差分GPS技术。它是GPS测量技术发展中的一个新突破。它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。他有三部分组成：

1)基准站

2)数据链

3)流动站

RTK定位过程：基准站实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送给运动中的流动站，在流动站通过无线电接收基准站发射的信息，将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站的坐标差X、Y、Z，坐标差加上基准站坐标就可得到流动站的WGS-84坐标，通过坐标转换等到每个流动站点的x、y、z。

3GPS RTK在城市地下管线测量中的运用

3.1资料收集

收集的主要资料有地下管线探查阶段绘制的管线分布草图，另外甲方提供了该开发区1∶1000地形图一套及测图时使用的D级GPS点6个，所有GPS点均联测三等水准。

3.2基准站的设置

选择基准站时，GPS天线平面15°倾角以上无大片障碍区阻挡卫星信号，基准站至测区视野开阔，无高大建筑物阻挡。远离微波站、高压线等电磁波辐射源。基准站的架设有架设于已知点上和架设于未知点上两种方案。后者有很大的灵活性，在实际工作中可以根据地形条件和外界环境，合理选择基准站的架设位置。

3.3流动站的作业环境要求

地下管线测量作业时流动站应避免在密集楼群中、树丛中或高压线、通讯线下使用。在同时接收到五颗卫星的情况下，流动站才可以进行作业。由于GPSRTK的稳定性和精度随流动站到基准站距离的增大而降低，要提高精度，应缩小作业半径，通常小于5 km。

3.4转换参数

由于GPSRTK获得的是WGS-84坐标，按《城市地下管线探测技术规程》规定必须转换成1980西安坐标系与当地城市平面坐标系统相一致。因此需要进行坐标转换。转换参数所需要的的平面控制点一般需要三个以上采用七参数方法转换，高程控制点一般四个以上。控制点应以能覆盖整个测区为原则，最好均匀分布。

当参与转换的公共点为四个或四个以上时，则转换参数存在残差。为了描述观测值误差与残差之间的关系，一般采用平差系统的线性Gauss-Markov模型。

3.5管线点的测量

地下管线点直接使用GPS RTK进行测量。GPSRTK测量时应选择卫星较好时段和卫星数不少于五颗时进行作业，每点都独立的测定两次，其平面较差与高程较差要均小于5 cm，否则应重测。GPS RTK测定时的数据记录，不但要记三维坐标成果，还应记录原始的观测数据。

对于不能满足GPS RTK数据采集条件的地下管线点，采用GPS RTK测量模式建立图根控制点，用全站仪进行碎部点的数据采集。图根点的布置以点组的形式出现，每组由两个或三个两两互相通视的图根点组成，以便全站仪测量时定向和测站检查。由于在任何开阔区域，均能发挥RTK测量的优势，快速准确的建立图根控制点，不用进行常规的导线图根测量，减少累计误差，提高地下管线测量精度，并大大提高效率。

4RTK测量精度检核

4.1转换参数平面残差

将6个D级GPS点坐标直接输入RTK，并将各种椭球参数及地方参数输入仪器中，发现平面残差均小于1 cm，说明用于参数转换的控制点精度匹配，转换参数是正确的。

4.2GPSRTK平面及高程精度检核

在使用GPSRTK测量时，由于每个管线点均独立测量两次，取得了两组数据。通过数据整理分析发现，两组数据平面较差大于5 cm仅占1. 8%，小于2 cm占61%，对于平面较差大于5 cm的地下管线点全部进行了重新测量。

5RTK测量技术用于管线测量的优劣势分析

5.1优势方面

地下管线测量有着其自身特点，由于地下管线埋设于地下，种类繁多，成带状分布，并且由于各种管线埋设的复杂性，因而管线测量一般距离较长，并且测点很多，外业三维坐标采集的工作量较大。采用常规全站仪采集的方法，需要沿管线方向建立管线测量平面控制网和高程控制网，施测时，施测小组需要3-4人，同时又受到通视条件的影响，工作效率很低。特别是郊外长距离单一管线的测量，由于需要频繁转移测站，而每一测站的测点又很少，其工效让人难于忍受。而RTK技术相对于传统的测量方法，能够很好的解决管线这种长距离测量的难题。对于开阔地区，GPS的RTK作业模式是快速，简便，满足精度要求的管线测量模式。RTK用于管线测量的特点：

（1）不需要建立管线测量控制网。RTK的作业模式进行管线测量时，不需要建立管线测量平面控制网，只需考虑与测区原有已知点的联测，求得GPS坐标(WGS-84)与当地坐标的转换参数，将GPS测量成果转换为当地城市坐标成果即可。如果测区已建立了精度达到2~3cm的大地水准面模型，RTK则同时得到满足精度要求的管线点的高程，而无需采用水准测量方法来建立高程控制网。同时用RTK进行管线测量，不受场地的限制，特别是在道路施工建设的杂乱现场，不要求通视条件，夜晚照样可以施测，非常适合对正在施工的地下管线，进行覆土前的竣工跟踪测量。

（2）定位精度高。RTK接收机标称精度可达1cm±1ppm (平面)， 2cm±1ppm(高程)。并且各测点精度均匀，点位误差不累积。而常规全站仪测量地下管线点的精度：相对于临近控制点，平面测量中误差不得大于±5cm，高程测量中误差不得大于±3cm。两者比较，RTK测量具有较大的优势。