芻議RTK技術在長輸管道測量中的應用

王旭

摘要：RTK技術是基于載波相位觀測值的實時動態定位技術,將該技術應用到長輸管道測量中能大幅度地提高測量效率和測量精度。本文主要是圍繞RTK 技術在長輸管道測量中的應用所進行的說明，旨在介紹RTK技術的原理、特點、優勢、具體應用和影響。

關鍵詞：RTK技術長輸管道測量原理應用

中圖分類號：F407.22 文獻標識碼：A

一、RTK技術概述

（一）RTK技術的定義

RTK（Real - time Kinematic）測量技術，即實時動態差分法，它是一種新的GPS測量方法。同以往常規的GPS測量方法相比，如以前的靜態、快速靜態、動態測量等都需要在事后才能進行解算以獲得厘米級的精度，而RTK技術則能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法。由于RTK技術采用了載波相位動態實時差分方法，實現了實時動態下獲取位置、時間及相關信息的要求，因而是GPS應用的重大里程碑。它的產生和應用為工程放樣、地形測圖等帶來了新的曙光，節省了成本和勞動力，極大地提高了作業的效率，因而得到了迅速推廣和應用。

（二）RTK技術的基本原理

RTK技術以載波相位測量為依據，實現了載波相位測量與數據傳輸技術結合，它主要由兩個部分組成：第一部分是基準站，主要由GPS接收機、基準站發射電臺、電臺發射天線組成；第二部分是流動站，主要是由GPS接收機、流動站接收電臺、觀測手簿組成。RTK技術的工作原理是：基準站實時地將測量所得的載波相位觀測值、偽距觀測值、基準站坐標等用無線電傳送給運作中的流動站，而流動站在接收后將載波相位觀測值實時地進行差分處理，以便得到兩站的相對坐標，加上基準站的坐標就能得到流動站的WGS―84坐標，然后通過轉換參數求得當地坐標系下的三維坐標。

（三）RTK系統正常運行的條件

第一，基準站和流動站必須能夠同時接收到至少四顆以上的GPS衛星信號；第二，基準站發出的差分信號和衛星發出的信號必須能夠被流動站同時接收到；第三，基準站發出的差分信號和衛星發出的信號必須能夠被流動站連續接收，即使是流動站正處于運動狀態之中，也不能關機和失鎖，否則就必須重新初始化RTK系統。

（四）RTK技術的特點

同傳統的經典測量學以及常規的GPS測量方法相比，RTK測量技術具有以下主要特點：

1.高精度定位；

2.快速提供三維坐標；

3.作用距離遠；

4.操作簡便，攜帶方便；

5.測量站之間不需要通視，各個測量值是相互獨立的，不存在累積誤差。

（五）RTK技術應用中存在的問題

在實際應用RTK技術時，由于受到現代化通信業、城市建筑物和裝潢材料的強反射性、市區街道上車流量過大且車速緩慢等因素的影響，使得RTK技術在作業時受到了一定程度上的困擾，主要表現在以下幾種情況：

1.數據鏈不穩定，不能進行動態初始化或整周模糊度計算；

2.長時間不能獲得固定雙差解；

3.視空高度角大，不能接收到足夠的衛星；

4.流動站離基準站太遠，不能獲取公共衛星等。

二、RTK技術在長輸管道測量中的應用

所謂長輸管道，顧名思義，其測量距離是十分長的，如果用以往的方法進行測量，費時費力不說，還不能確保測量的準確性。但是，隨著GPS―RTK技術在測量中的應用，由于采集點之間是沒有任何關系的且不需要通視，因此不僅避免了誤差累積的現象，確保的測量的準確性，而且大大地提高了工作的效率，可以根據具體的實際情況靈活地選擇作業方式。

（一）加密控制點的測量

為了能夠把管道待定位的設施處于測量控制點的工作范圍之內，我們需要將比較稀疏的控制點加密，這樣做便于測量定位作業的順利實施。在實際操作中，選擇一個精度較高的控制點為基準站，并用RTK技術定位需要加密的控制點的坐標，從而得到該控制點的WGS―84坐標和地方坐標，然后在所加密的控制點覆蓋的作業范圍之內進行管道設施的測量作業，提高作業范圍內的測量精度和作業效率。

（二）動態測量管道的三維坐標

首先選擇一個控制點或者加密控制點為基準站，應用RTK技術的坐標測量數據的采集功能按照地方坐標系的標準對要定位的管線點（如線位、焊口、穿跨越、站場和閥室等）的坐標和精確位置進行測量，可以實時地得到該點的三維坐標數據和精度評定水平，并且在精度允許的情況下進行采集，坐標數據將自動存儲于電子手簿之中。內業時可將數據傳輸到電腦中實現數據庫的整理。

（三）進行管道施工放樣測量和尋找已知坐標的管線點

依據管道安裝管溝設計中心的定位，我們可以應用RTK技術中的放樣功能進行點、曲線、直線的放樣功能。首先輸入已經設計好的坐標為參考點和目標點，并以流動站的實地所在位置的坐標為修正點，那么電子手簿的屏幕上的圖形將顯示出待定點同目標點相對所偏移的距離，然后按指示變動流動站的位置，直到符合要求的精度為止。同樣地，我們可以按照以上的方法尋找和已知坐標對應的管線點。通過這兩種方法，RTK技術對管道施工便具有了指導作用。

（四）RTK技術在管道的圖形測量中的重要作用

我們知道，RTK技術具有實時和快速定位的特點，因此在一定的測量環境中可以進行地形的碎部測量。首先，地形點的測量不僅可以在數據采集的功能下完成，或者根據現場地形的實際情況進行測量設定，而且也可以在測量管道中心線或者道路邊線時設定為按距離進行采集，其中距離是可以人為設定的；其次，在勻速運動的測量中可以按照時間采集，其中時間間隔可以人為設定。當采集完的地形點坐標經成圖處理之后，便能生成數字化管道地形圖了。

（五）進行管道GIS數據的采集

GIS系統即地理信息系統（GIS，Geographic Information System），是一種基于計算機的工具，它可以對在地球上存在的東西和發生的事件進行成圖和分析。GIS技術把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數據庫操作集成在一起。根據不同GIS平臺的不同要求，RTK在數據采集時能夠將管道的不同的設施點的數據增加進去，這樣能夠對應每個點的三維坐標進行相應的數據處理，進而生成適合各種GIS平臺要求的基礎資料數據庫，同時還能對這種數據庫進行及時的修復和完善。

三、RTK技術的應用對管道管理的影響

1.RTK技術是對傳統施工測量手段和管線定位方法的一場質的飛躍。傳統的施工放樣和管線定位工作大都是使用經緯儀、測距儀或者全站儀進行定位測量，這種方法不僅使用的儀器種類繁多，需要的工作人員多外，在精度的要求上也存在著來自各種因素的干擾。但是RTK測量技術的廣泛使用在很大程度上減少了以往各種復雜儀器的使用，提高了工作的效率。

2.促進了管道圖形的數字化使用和管理，是對傳統手段的一場革新。同以往大多使用描圖筆、白圖紙、皮尺等工具繪制管道設計和施工用圖等手段相比，RTK測量技術克服了傳統管道測量方法不能統一到國家坐標系中的弊端，使得數字化的管道圖形在GIS等管理體系中得到了廣泛的使用。通過RTK的測量手段，我們可以得到每一個測量點的三維坐標，進而能夠以數據、圖形或者位置等不同的表現形式反映到不同的應用環境之中，便于各種人員的使用和管理，大大提高了管理的效率。

四、結束語：

GPS―RTK技術在長輸管道測量中的應用代表了當今社會尖端科技在相關行業中的發展水平，充分體現了GPS―RTK技術在控制、測量、管理中的優勢，實現了自動化測量，避免了人為誤差的產生，為獲得準確的數據提供了保障。

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