RTK技術(shù)在管道勘界中的應(yīng)用

尹建文

【摘要】本文通過實(shí)際工作介紹了RTK測(cè)量技術(shù)在管道數(shù)字化勘界管理中的應(yīng)用及優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】RTK技術(shù) 管線勘界 應(yīng)用

1、引 言

為了便于管道的管理和維護(hù)，管道勘界的數(shù)字化和信息化成為了重要的技術(shù)手段；而管道勘界的測(cè)量定位以及管道勘界信息的數(shù)字化對(duì)管道數(shù)字化系統(tǒng)的可靠性起著關(guān)鍵的作用。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展， RTK測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于管道勘界數(shù)字化管理當(dāng)中，因其精度高、實(shí)時(shí)性和高效性強(qiáng)，成為最先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方法，在很大程度上提高了工作質(zhì)量和效率。對(duì)于管道圖形測(cè)量、管道定位和管道施工放樣等方面，獲取大量的地形、管道附屬設(shè)備等定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在完善管道基礎(chǔ)信息資料方面可以收到顯著的成效。本文通過吐哈聯(lián)合站—鄯善縣城等8條輸油輸氣管線的勘界，詳細(xì)介紹了RTK測(cè)量技術(shù)在管道數(shù)字化勘界管理中的應(yīng)用及優(yōu)點(diǎn)。

2、RTK基本原理和應(yīng)用范圍

RTK（Real Time Kinematic）測(cè)量技術(shù)即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，是以載波相位測(cè)量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的以載波相位測(cè)量為依據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)。常規(guī)的GPS測(cè)量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分（Real - time kinematic）方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來(lái)了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

高精度的GPS測(cè)量必須采用載波相位觀測(cè)值，RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來(lái)自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果，歷時(shí)不到一秒鐘。流動(dòng)站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；可在固定點(diǎn)上先進(jìn)行初始化后再進(jìn)入動(dòng)態(tài)作業(yè)，也可在動(dòng)態(tài)條件下直接開機(jī)，并在動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知數(shù)解固定后，即可進(jìn)行每個(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理，只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動(dòng)站可隨時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果。

3、RTK測(cè)量的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)測(cè)量學(xué)及GPS常規(guī)測(cè)量相比，RTK 測(cè)量主要有以下特點(diǎn)：（1）定位精度高：RTK測(cè)量標(biāo)稱精度可達(dá)到為：1cm + 1ppm（平面），2cm + 1ppm（高程）。（2） 快速提供三維坐標(biāo)：RTK通過實(shí)時(shí)處理能在2s內(nèi)即可測(cè)得三維坐標(biāo)。（3） 作用距離遠(yuǎn)：作業(yè)半徑能達(dá)到15km，從理論上一次管道測(cè)量作業(yè)線路長(zhǎng)度可以達(dá)到30km，適合長(zhǎng)輸管道野外測(cè)量作業(yè)線路較長(zhǎng)的實(shí)際特點(diǎn)。如采用1+2配置，即一臺(tái)基站，兩臺(tái)移動(dòng)站，兩個(gè)測(cè)量小組可以同時(shí)施測(cè)，適應(yīng)了長(zhǎng)輸管道多機(jī)組同時(shí)作業(yè)的施工生產(chǎn)組織模式。（4） 操作簡(jiǎn)便、一體化便攜式。（5）測(cè)站之間無(wú)需通視，是相互獨(dú)立的觀測(cè)值，不存在誤差積累傳播。

4、RTK技術(shù)在數(shù)字化管道勘界中的應(yīng)用

4.1. 勘界任務(wù)：（1）勘定吐哈聯(lián)合站—鄯善縣城管線全線及附屬設(shè)施等8條輸油輸氣管線的權(quán)屬界線；（2）權(quán)屬界線圖的編繪；（3）計(jì)算界址點(diǎn)坐標(biāo)和用地面積；（4）勘測(cè)定界技術(shù)報(bào)告書的編寫；（5）《吐哈聯(lián)合站—鄯善縣城等8條輸油輸氣管線土地權(quán)屬勘測(cè)定界資料匯編》；（6）填寫土勘界證。

4.2測(cè)區(qū)概況

吐哈聯(lián)合站—鄯善縣城等8條輸油輸氣管線分布于鄯善縣火車站鎮(zhèn)、七克臺(tái)鎮(zhèn)、縣城、連木沁鎮(zhèn)等。管線地理位置在東徑90°00?到90°30?，北緯40°00?至42°00?之間，線路全長(zhǎng)約78公里。測(cè)區(qū)大部分地段處于極端干旱的典型地區(qū)，降水極少，高溫干燥，春季常有大風(fēng)，大風(fēng)來(lái)時(shí)，飛沙走石，這些都會(huì)給外業(yè)勘測(cè)帶來(lái)困難。

4.3 GPS測(cè)量作業(yè)要求： （1）觀測(cè)組必須安規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行作業(yè)，同步觀測(cè)同一組衛(wèi)星。（2）經(jīng)檢查測(cè)站上電源電纜和天線等各項(xiàng)聯(lián)結(jié)無(wú)誤，且接收機(jī)預(yù)置狀態(tài)正確時(shí)，方能啟動(dòng)接收機(jī)進(jìn)行觀測(cè)。（3）接收機(jī)開始接收數(shù)據(jù)后，觀測(cè)員可使用專用功能鍵和選菜單，查看測(cè)站信息、接受衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星號(hào)、各通道信噪比、相位測(cè)量殘差、實(shí)時(shí)定位的結(jié)果及其變化和存儲(chǔ)介值記錄情況等。

4.4 RTK在管道勘界圖形測(cè)量中的應(yīng)用

利用RTK快速定位和實(shí)時(shí)得到坐標(biāo)結(jié)果的特點(diǎn)，在一定的測(cè)量環(huán)境中可以進(jìn)行地形的碎部測(cè)量。地形點(diǎn)的測(cè)量可以在數(shù)據(jù)采集（Data Collection）的功能下進(jìn)行，也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形的實(shí)際情況進(jìn)行測(cè)量設(shè)定，在測(cè)量管道中心線時(shí)可以設(shè)定按距離進(jìn)行采集，距離可以人為設(shè)定；在勻速運(yùn)動(dòng)測(cè)量的過程中，可以設(shè)定按時(shí)間采集，時(shí)間間隔也可人為設(shè)定。采集完的地形點(diǎn)坐標(biāo)經(jīng)過成圖處理，生成數(shù)字化管道地形圖。地形點(diǎn)的采集可以單人作業(yè)，極大地節(jié)約了人力和時(shí)間。

5、RTK在管道勘界圖形測(cè)量中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

5.1 促進(jìn)管道圖形的數(shù)字化管理和使用

管道圖形的數(shù)字化應(yīng)用，對(duì)原始作業(yè)手段在很大程度上有著沖擊作用。傳統(tǒng)的管道測(cè)量和維護(hù)，它最大的弊端就是圖形不能統(tǒng)一到國(guó)家坐標(biāo)系中，管線點(diǎn)的位置都是相對(duì)的，在GIS等管理系統(tǒng)中無(wú)法使用。而利用RTK的測(cè)量手段，可以得到每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，可以以數(shù)據(jù)、圖形和位置等不同的表現(xiàn)形式反映到不同的應(yīng)用環(huán)境中，為各種人員的使用和管理提供方便。

5.2 前沿科技RTK技術(shù)應(yīng)用

應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行定位時(shí)要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測(cè)數(shù)據(jù)（如偽距或相位觀測(cè)值）及已知數(shù)據(jù) （如基準(zhǔn)站點(diǎn)坐標(biāo)）實(shí)時(shí)傳輸給流動(dòng)站GPS接收機(jī)，流動(dòng)站快速求解整周模糊度，在觀測(cè)到四顆衛(wèi)星后，可以實(shí)時(shí)地求解出厘米級(jí)的流動(dòng)站動(dòng)態(tài)位置。RTK在數(shù)字化管道勘界上的應(yīng)用，使得代表著當(dāng)今尖端科學(xué)水平“3S”（GPS、GIS、RS）技術(shù)得以在行業(yè)實(shí)際應(yīng)用實(shí)現(xiàn)突破。借助先進(jìn)的科技成果使以工程技術(shù)為主的管理水平上了一個(gè)新臺(tái)階。而“3S”技術(shù)在21世紀(jì)涉及到工程技術(shù)行業(yè)，越來(lái)越顯示出其優(yōu)越性和先進(jìn)性。因此，隨著數(shù)字化管道的擴(kuò)大應(yīng)用和其不斷與GIS的緊密結(jié)合，必將對(duì)管道的現(xiàn)代化管理產(chǎn)生深刻的影響。

6、結(jié)束語(yǔ)

土地勘測(cè)定界測(cè)量是實(shí)地劃定用地范圍的過程，一些常規(guī)的測(cè)量手段已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化的發(fā)展應(yīng)用，“土地”的重要性日益突出，而且為實(shí)施建設(shè)項(xiàng)目用地管理工作科學(xué)化、制度化、規(guī)范化，加強(qiáng)地籍管理，保障土地所有者和使用者的合法權(quán)益，根據(jù)國(guó)土資源部制定的《建設(shè)用地審查報(bào)批管理辦法》和自治區(qū)國(guó)土資源局有關(guān)勘界文件，管線的勘界要求日益規(guī)范化，RTK測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于管道數(shù)字化勘界管理當(dāng)中，因其精度高、實(shí)時(shí)性和高效性強(qiáng)，成為最先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方法，在很大程度上提高了工作質(zhì)量和高效率。將RTK技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化管道勘界管理中，在完善管道設(shè)計(jì)、對(duì)管道施工、測(cè)量定位、界樁定位等方面起到了巨大的推動(dòng)作用，提高了管理勘界的作業(yè)效率和工作質(zhì)量，為管道勘界的數(shù)字化建設(shè)和管理起到了積極的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜海平 詹長(zhǎng)根 李興林《現(xiàn)代地籍測(cè)量理論語(yǔ)實(shí)踐》 海天出版社： 1999年5月

[2] 孫家柄 《遙感原理與應(yīng)用》 武漢大學(xué)出版社：2003年2月