GPS-RTK技术在长输管道测量中的应用

摘要：RTK技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,将该技术应用到长输管道测量中能大幅度地提高测量效率和测量精度。本文主要是围绕RTK 技术在长输管道测量中的应用所进行的说明，旨在介绍RTK技术的原理、特点、优势、具体应用和影响。

关键词：RTK技术长输管道测量原理应用

一、RTK技术概述

（一）RTK技术的定义

RTK（Real - time Kinematic）测量技术，即实时动态差分法，它是一种新的GPS测量方法。同以往常规的GPS测量方法相比，如以前的静态、快速静态、动态测量等都需要在事后才能进行解算以获得厘米级的精度，而RTK技术则能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法。由于RTK技术采用了载波相位动态实时差分方法，实现了实时动态下获取位置、时间及相关信息的要求，因而是GPS应用的重大里程碑。它的产生和应用为工程放样、地形测图等带来了新的曙光，节省了成本和劳动力，极大地提高了作业的效率，因而得到了迅速推广和应用。

（二）RTK技术的基本原理

RTK技术以载波相位测量为依据，实现了载波相位测量与数据传输技术结合，它主要由两个部分组成：第一部分是基准站，主要由GPS接收机、基准站发射电台、电台发射天线组成；第二部分是流动站，主要是由GPS接收机、流动站接收电台、观测手簿组成。RTK技术的工作原理是：基准站实时地将测量所得的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送给运作中的流动站，而流动站在接收后将载波相位观测值实时地进行差分处理，以便得到两站的相对坐标，加上基准站的坐标就能得到流动站的WGS―84坐标，然后通过转换参数求得当地坐标系下的三维坐标。

（三）RTK系统正常运行的条件

第一，基准站和流动站必须能够同时接收到至少四颗以上的GPS卫星信号；第二，基准站发出的差分信号和卫星发出的信号必须能够被流动站同时接收到；第三，基准站发出的差分信号和卫星发出的信号必须能够被流动站连续接收，即使是流动站正处于运动状态之中，也不能关机和失锁，否则就必须重新初始化RTK系统。

（四）RTK技术的特点

同传统的经典测量学以及常规的GPS测量方法相比，RTK测量技术具有以下主要特点：

1.高精度定位；

2.快速提供三维坐标；

3.作用距离远；

4.操作简便，携带方便；

5.测量站之间不需要通视，各个测量值是相互独立的，不存在累积误差。

（五）RTK技术应用中存在的问题

在实际应用RTK技术时，由于受到现代化通信业、城市建筑物和装潢材料的强反射性、市区街道上车流量过大且车速缓慢等因素的影响，使得RTK技术在作业时受到了一定程度上的困扰，主要表现在以下几种情况：

1.数据链不稳定，不能进行动态初始化或整周模糊度计算；

2.长时间不能获得固定双差解；

3.视空高度角大，不能接收到足够的卫星；

4.流动站离基准站太远，不能获取公共卫星等。

二、RTK技术在长输管道测量中的应用

所谓长输管道，顾名思义，其测量距离是十分长的，如果用以往的方法进行测量，费时费力不说，还不能确保测量的准确性。但是，随着GPS―RTK技术在测量中的应用，由于采集点之间是没有任何关系的且不需要通视，因此不仅避免了误差累积的现象，确保的测量的准确性，而且大大地提高了工作的效率，可以根据具体的实际情况灵活地选择作业方式。

（一）加密控制点的测量

为了能够把管道待定位的设施处于测量控制点的工作范围之内，我们需要将比较稀疏的控制点加密，这样做便于测量定位作业的顺利实施。在实际操作中，选择一个精度较高的控制点为基准站，并用RTK技术定位需要加密的控制点的坐标，从而得到该控制点的WGS―84坐标和地方坐标，然后在所加密的控制点覆盖的作业范围之内进行管道设施的测量作业，提高作业范围内的测量精度和作业效率。

（二）动态测量管道的三维坐标

首先选择一个控制点或者加密控制点为基准站，应用RTK技术的坐标测量数据的采集功能按照地方坐标系的标准对要定位的管线点（如线位、焊口、穿跨越、站场和阀室等）的坐标和精确位置进行测量，可以实时地得到该点的三维坐标数据和精度评定水平，并且在精度允许的情况下进行采集，坐标数据将自动存储于电子手簿之中。内业时可将数据传输到电脑中实现数据库的整理。

（三）进行管道施工放样测量和寻找已知坐标的管线点

依据管道安装管沟设计中心的定位，我们可以应用RTK技术中的放样功能进行点、曲线、直线的放样功能。首先输入已经设计好的坐标为参考点和目标点，并以流动站的实地所在位置的坐标为修正点，那么电子手簿的屏幕上的图形将显示出待定点同目标点相对所偏移的距离，然后按指示变动流动站的位置，直到符合要求的精度为止。同样地，我们可以按照以上的方法寻找和已知坐标对应的管线点。通过这两种方法，RTK技术对管道施工便具有了指导作用。

（四）RTK技术在管道的图形测量中的重要作用

我们知道，RTK技术具有实时和快速定位的特点，因此在一定的测量环境中可以进行地形的碎部测量。首先，地形点的测量不仅可以在数据采集的功能下完成，或者根据现场地形的实际情况进行测量设定，而且也可以在测量管道中心线或者道路边线时设定为按距离进行采集，其中距离是可以人为设定的；其次，在匀速运动的测量中可以按照时间采集，其中时间间隔可以人为设定。当采集完的地形点坐标经成图处理之后，便能生成数字化管道地形图了。

（五）进行管道GIS数据的采集

GIS系统即地理信息系统（GIS，Geographic Information System），是一种基于计算机的工具，它可以对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析。GIS技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作集成在一起。根据不同GIS平台的不同要求，RTK在数据采集时能够将管道的不同的设施点的数据增加进去，这样能够对应每个点的三维坐标进行相应的数据处理，进而生成适合各种GIS平台要求的基础资料数据库，同时还能对这种数据库进行及时的修复和完善。

三、RTK技术的应用对管道管理的影响

1.RTK技术是对传统施工测量手段和管线定位方法的一场质的飞跃。传统的施工放样和管线定位工作大都是使用经纬仪、测距仪或者全站仪进行定位测量，这种方法不仅使用的仪器种类繁多，需要的工作人员多外，在精度的要求上也存在着来自各种因素的干扰。但是RTK测量技术的广泛使用在很大程度上减少了以往各种复杂仪器的使用，提高了工作的效率。

2.促进了管道图形的数字化使用和管理，是对传统手段的一场革新。同以往大多使用描图笔、白图纸、皮尺等工具绘制管道设计和施工用图等手段相比，RTK测量技术克服了传统管道测量方法不能统一到国家坐标系中的弊端，使得数字化的管道图形在GIS等管理体系中得到了广泛的使用。通过RTK的测量手段，我们可以得到每一个测量点的三维坐标，进而能够以数据、图形或者位置等不同的表现形式反映到不同的应用环境之中，便于各种人员的使用和管理，大大提高了管理的效率。

四、结束语：

GPS―RTK技术在长输管道测量中的应用代表了当今社会尖端科技在相关行业中的发展水平，充分体现了GPS―RTK技术在控制、测量、管理中的优势，实现了自动化测量，避免了人为误差的产生，为获得准确的数据提供了保障。

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