景建峰 邸文強

關(guān)鍵詞：GPS RTK技術(shù);天然氣管線測量;應(yīng)用

0 引言

GPS RTK測量技術(shù)以其測量精度高、選點靈活、測站間無需通視、操作簡單等特點贏得了眾多測量人的青睞，這種技術(shù)在天然氣管線勘測、施工等方面都有廣闊的應(yīng)用前景，值得推廣。本文結(jié)合自己的工作經(jīng)驗，系統(tǒng)闡述了GPS RTK測量技術(shù)的基本原理，探討了GPS RTK技術(shù)在天然氣管線測量中的應(yīng)用。定位技術(shù)是GPS測量技術(shù)發(fā)展的一個新突破，基于GPS-RTK測量技術(shù)的基本原理和優(yōu)點，GPS RTK技術(shù)在城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)建立，燃氣長輸管線乃至建立城市智慧管網(wǎng)領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。

1 GPS RTK測量技術(shù)的基本原理和優(yōu)點

1.1 GPS 技術(shù)的測量工作原理

從本質(zhì)上來說，GPS 系統(tǒng)屬于一種導(dǎo)航系統(tǒng)。通過對已知區(qū)域衛(wèi)星與接收機之間的距離進行測量，再利用其他相關(guān)衛(wèi)星數(shù)據(jù)，從而準確推算出用戶接收機的位置，這就是GPS技術(shù)工作原理。GPSRTK技術(shù)是在GPS技術(shù)上發(fā)展起來的，屬于一種動態(tài)實時測量技術(shù)，該技術(shù)能夠提供給測量人員測量站點的實時三維坐標定位數(shù)據(jù)，具有較高測量精度，基本可達厘米級。利用GPSRTK技術(shù)進行工程控制測量時，需要使用到2臺及以上GPS接收機對信號進行同時接收，其中1臺接收機作基準站，需要在已知區(qū)域點進行放置，其他接收機則屬于流動站，對未知坐標數(shù)據(jù)進行測量?；鶞收緶y算出所在位置的坐標，再將數(shù)據(jù)向流動站傳送，而流動站的無線設(shè)備起到數(shù)據(jù)接收功能，利用相對定位原理對流動站實際三維坐標進行準確計算。

1.2 RTK 技術(shù)基本原理概述

RTK技術(shù)作為新型動態(tài)定位技術(shù)，基礎(chǔ)為載波相位觀測值，能將坐標系統(tǒng)中觀測站點的三維定位情況實時提供出來，具有較高的精度標準。通過RTK技術(shù)的運用，借助于數(shù)據(jù)鏈向流動站中傳送觀測獲取到的數(shù)據(jù)以及觀測站的坐標信息，流動站除了對這些基準站信息進行接收之外，還需要對GPS觀測數(shù)據(jù)進行采集，之后通過科學(xué)的數(shù)據(jù)處理，獲取一定精度的定位結(jié)果。流動站運動狀態(tài)、靜止狀態(tài)均可，GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號能夠被基準站、流動站的接收機所同時測量，結(jié)合測量點已經(jīng)獲取到的數(shù)據(jù)，對比基準站接收機測得的三維位置信息，就可以將GPS定位數(shù)據(jù)修正值獲取到，以便對動態(tài)接收機測得的實時位置科學(xué)修正，提升動態(tài)用戶位置的精確度。

2 GPS RTK技術(shù)相對于傳統(tǒng)測量技術(shù)的特點

相對于傳統(tǒng)測量技術(shù)GPS RTK測量技術(shù)具有以下特點：

①工作效率較高。在傳統(tǒng)的測量過程中控制點的布設(shè)需要考慮相互通視，用以定向，但采用GPS RTK測量技術(shù)可以避免這種布設(shè)控制點的方案，不用考慮控制點通視，僅建立少量的測量控制點，基準站便能夠達到高精度的測量效果;②受天氣情況影響小。在傳統(tǒng)測量過程中薄霧、小雨或傍晚天黑時，會受光線的影響無法進行測量;GPSRTK測量則不會受到天氣條件、天氣環(huán)境的制約。在實際測量中只要相關(guān)設(shè)備能夠接收到GPS信號便能夠直接進行測量;③GPS RTK測量技術(shù)能夠?qū)⒉杉瘮?shù)據(jù)清晰地反映給測量工作者，測量者可以根據(jù)測量的數(shù)據(jù)進行有效的調(diào)控，避免多測或者漏測;④在實際測量過程中該技術(shù)并不需要大量的人力資源，其操作較為簡便，基準站可以被多個流動站公用，每個流動站僅需要一位工作人員操作即可，這將大大地降低測量成本。

3 GPS RTK測量技術(shù)在天然氣管線外業(yè)測量中的應(yīng)用

3.1 靜態(tài) GPS 控制測量作業(yè)分析

3.1.1 合理選擇 GPS 控制測量時間段

通常來說，長輸管線工程由于線路長，地形起伏較大，地貌地質(zhì)條件復(fù)雜。因此在進行工程測量時，必須對 GPS 控制測量時間段進行合理選擇，以此確保測量數(shù)據(jù)的準確性、可靠性和完整性。在選擇GPS 控制測量時間段時，測量人員應(yīng)當(dāng)對天氣預(yù)報、衛(wèi)星可見預(yù)報等進行分析。

3.1.2 架設(shè)基準站

GPS 控制測量效果直接受到基準站架設(shè)位置影響，在選擇和確定基準站架設(shè)位置時，不僅要對 GPS靜態(tài)觀測要求進行滿足，還要盡可能設(shè)置地形開闊、地勢較高處，為電臺發(fā)射提供便利。同時，為保證靜態(tài) GPS 控制測量精度，通常需要在各測量段的中間部位來架設(shè)接收機。已知坐標和未知坐標上都可架設(shè)接收機。在長輸管線工程控制測量工作中，測量人員必須嚴格依照設(shè)計要求架設(shè)基準站，以免影響控制測量效果。

3.1.3 RTK 控制測量作業(yè)分析

在長輸管線工程控制測量過程中，測量人員需要沿線路、按點布設(shè)控制網(wǎng)控制點。一級網(wǎng)絡(luò)RTK的點對距離需要控制在8km左右，最大不可超出10km;二級單基準站RTK的點對距離需要控制在2～3km。同時需要確保點對之間能夠相互通視，一級平均間距最好控制在500m左右，二級平均間距最好控制在400m左右。此外，相鄰點的最短距離需要超出平均間距一半。

3.2 管線點測量

管線點測量分成兩種情況，當(dāng)管線點位置開闊時，一般直接采用RTK進行數(shù)據(jù)采集，當(dāng)管線點位置不利于RTK測量時，需要用全站儀進行碎部點測量的方法進行采集。使用RTK采集時，為了提高準確性，避免信號的不穩(wěn)定造成的影響，要求多次測量，且要整周模糊度固定模式。使用全站儀時，在測站上完成對中整平和測量儀器高后，設(shè)置測站點，對后視點進行歸零設(shè)置并且輸入點的代碼，按照極坐標、盤左半測回的方法測定管線點的斜距、水平角、垂直角。對于每個點位進行逐點測量，由近到遠，再由遠到近，以避免造成點位的遺漏，測距長度一般不超過150m。

3.3圖根點測量

圖根點測量實施過程中，為了促使圖根點精度與相關(guān)規(guī)定要求所符合，需要連續(xù)三次觀測同一個測量點，之后求出平均值;測量實踐中，要嚴格依據(jù)0-2cm的標準控制兩三次測量誤差。如果有點位失鎖問題出現(xiàn)于測量過程中，需要及時重新測量，以便對固定解位置準確獲取。研究發(fā)現(xiàn)，本次測量任務(wù)實施中，部分測量點周圍具有較多的障礙物，影響到信號，不容易算出坐標解，那么就可以向附近移動接收機，獲得固定解，之后向相應(yīng)點位緩慢移動接收機，開展測量作業(yè)。

4 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，城市化進程步伐越來越快?，F(xiàn)階段，人們生產(chǎn)生活對能源需求量越來越大。為緩解國內(nèi)能源緊張局面、對能源不均衡分布進行有效調(diào)控，國家大力推進長輸管線工程建設(shè)。在天然氣管線外業(yè)測量中GPS RTK已經(jīng)成為了重要的測量工具，GPS RTK技術(shù)在燃氣行業(yè)測量中有布網(wǎng)方便、測量迅速、精度高等優(yōu)點，不僅滿足了測量工作的精度，而且大大提高了測量工作的效率。GPS RTK技術(shù)不僅適用于天然氣管道測量工程，也適用于公路、鐵路、長輸管道、輸電線路、干渠等線路工程測量，具有廣泛的應(yīng)用前景。相信不久的將來，GPS RTK技術(shù)定會在各行各業(yè)的工程建設(shè)中得到更好的應(yīng)用。

參考文獻：

[1] CH/T2009-2010.全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量（RTK）技術(shù)規(guī)范[S].國家測繪局，2014.

[2]莫日根，李淑娟.GPS-RTK在工程測量中應(yīng)用及其技術(shù)特點[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，20131）：61-62.

[3]高濤，安許東.GPS技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用[J].河南科技月刊，2006（1）：38-39.

[4]袁秋林，楊豪強.GPS RTK技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用[J].全球定位系統(tǒng)，2019.

[5]潘寶玉，李宏偉.RTK技術(shù)的特點及提高成果精度的技術(shù)關(guān)鍵[J].測繪工程，2019.

[6]李正章，代洪君.工程測量中GPS測量技術(shù)的優(yōu)、缺點[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018.