基于網絡RTK技術的地下管線點測量及精度分析

羅發永

四川省煤田地質局一三七隊 四川達州 635006

摘要：通過闡述網絡RTK技術的基本原理、組成及優缺點，結合達州市經濟開發區地下管線測量工程，介紹城市地下管線探測中采用網絡RTK施測地下管線點的技術方法，并對此方法的生產成果通過常規手段進行復測驗證和精度分析，論述了網絡RTK技術在地下管線點測量中的應用情況。

關鍵詞：網絡RTK；管線點測量；技術方法；精度分析

0.引言

隨著《國務院辦公廳關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》（國辦發[2014]27號）和《住房城鄉建設部等部門關于開展城市地下管線普查工作的通知》（建城〔2014〕179號）兩個文件的下發，全國各地都在緊鑼密鼓地組織開展城市地下管線普查工作。對于參加普查工作的專業隊伍來說，如何采用高效可行的技術方法，確保普查任務優質按期完成，化解施測任務重、生產工期緊、質量要求高等系列矛盾，是當前大家面臨的一個首要難題。為此，打破常規測量手段，探索和研究采用網絡RTK技術進行地下管線點測量的新方法尤為迫切和重要。

1.網絡RTK技術的基本原理

網絡 RTK是基于CORS（利用多基站網絡RTK技術建立的連續運行衛星定位服務綜合系統）基礎上的實時差分定位技術。在某一區域內建立若干個GNSS基準站，對該地區構成網狀覆蓋，聯合若干基準站數據解算或消除電離層、對流層等影響，發播GNSS改正信息，對該地區內的GNSS用戶進行實時載波相位/偽距差分改正的定位方式，又稱為多基站 RTK。

1.1 系統組成

網絡RTK核心技術的代表是VRS（Virtual Reference Station）虛擬參考站，其組成包括3部分：控制中心，固定站和用戶部分[1]。

1）控制中心

控制中心是整個系統的核心，既是通訊控制中心，也是數據處理中心。它利用通訊線與所有的固定參考站通訊，通過無線網絡（GSM，CDMA，GPRS）與移動用戶通訊，由計算機實時系統控制整個系統的運行。

2）固定站

固定參考站是固定的GNSS接收系統，分布在整個網絡中，一個VRS網絡可包括無數個站，但最少要3個站，站間距離可達70km（傳統高精度GNSS網絡，站間距離不過10～20km）。固定站與控制中心之間有通訊線相連，數據實時地傳送到控制中心。

3）用戶部分

用戶部分就是用戶的接收機，加上無線通訊的調制解調器。根據自己的不同需求，放置在不同的載體上，接收機通過無線網絡將自己初始位置發給控制中心，并接收中心的差分信號，生成厘米級的位置信息。

1.2工作原理和流程

1）各個固定參考站通過Internet連續不斷地向數據控制中心傳輸GPS衛星觀測數據。

2）控制中心實時在線解算網內各基線的載波相位整周模糊度值和建立誤差模型。

3）流動站將單點定位/或DGPS 確定的位置坐標（NMEA格式），通過無線移動數據鏈路（如GSM/GPRS、CDMA）傳送給數 據控制中心，控制中心在流動站附近位置創建一個虛擬參考站，通過內插得到虛擬參考站各誤差源影響的改正值，并以RTCM格式通過NTRIP協議發給流動站用戶。

4）流動站與虛擬參考站構成短基線。流動站接收控制中心發送的虛擬參考站差分改正信息或者虛擬觀測值，進行差分解算得到用戶厘米級的定位成果[2]。

2.網絡RTK技術的優缺點

2.1 網絡RTK技術的優點

網絡RTK技術主要體現出以下優點：

1）減少了初始化時間，增加了移動站與參考站之間的距離，擴大了作業范圍。

2）采用連續基準站，用戶隨時可以觀測，大大提高了工作效率。

3）網絡RTK的可用性高于常規RTK，且受電離層活動的影響較小。

4）利用多個參考站的數據，采用模型方法大大減弱了噪聲的影響，定位精度高，數據安全可靠，沒有誤差積累。

2.2 網絡RTK技術的缺點

1）網絡RTK技術受測區環境、地理位置的限制。

2）對數據的參數要求準確度過于嚴格。

3）可靠度還不能達到100%。

網絡RTK技術盡管還存在一些缺陷，但相對于其強大的技術優勢而言，仍然具有非常廣闊的應用前景。通過多年工程實踐，采用合理的技術手段，完全可以削弱或彌補網絡RTK技術的不足，從而使其技術優點得以進一步的體現。

3.應用實例

3.1 工程概況

本文以達州市經濟開發區地下管線測量工程為例，介紹網絡RTK技術在該工程地下管線點測量中的應用及精度情況。該測區屬于開發區，地勢相對平緩，道路較寬敞，兩側高大建筑物較少，道路兩側邊線與建筑物之間是較寬闊的花圃樹木，對視空影響不大，除個別地方外對網絡RTK作業無大的影響。該工程預計地下管線探測工作量200公里，但工期要求很緊，部分區域正在進行道路施工和廠房建設，采用常規測量方法很難按時完成工程任務。為此，項目部決定在該工程中采用網絡RTK技術配合全站儀的測量方式進行地下管線點測量，即對于視野開闊、建筑物稀少、網絡通訊條件良好的區域，采用網絡RTK技術進行管線點測量；對于個別植被較高、建筑物稠密等不宜采用網絡RTK技術采集的管線點，則采用全站儀極坐標法進行補測。

3.2 施測方法

采用網絡RTK技術進行地下管線點測量的方法如下：

1）儀器設置

首先打開中海達V30 GNSS接收機，鎖定觀測衛星，打開手簿，通過藍牙建立手簿與接收機間的通訊。然后啟動測量軟件，建立新文件，設置網絡RTK測量模式的參數，通過中國移動的GPRS方式撥號，連接到Interet網絡，使用網絡RTK系統管理員提供的用戶名和密碼，通過Internet網絡連接到網絡RTK系統數據處理中心。最后連接數據中心，獲取源列表，待初始化完成、獲得固定解后，開始測量采集數據。

2）坐標轉換參數獲取

本工程中，收集到了足夠的三等及以上平面和高程控制點，經踏勘和檢測滿足要求。使用網絡RTK技術采集6個已知控制點，平面和高程同時采集。采集完成后，利用手簿自帶的參數轉換功能，添加5個控制點點對，第6個已知點作為檢核點。5個點對添加完成后，設置好中央子午線、投影帶和坐標系統，平面選擇四參數法，高程選擇平面擬合，點擊解算，手簿自動計算出轉換參數，并顯示坐標轉換殘差，經分析滿足要求后點擊應用，在測量點庫中檢查第6個檢核點成果，經核對滿足要求，參數可以使用。

3）管線點測量

坐標轉換參數檢查無誤后，開始進行地下管線點測量。測量時，將對中桿立在管線點標志上，待達到固定解且水平氣泡居中后，點擊手簿上的平滑，平滑前將觀測次數設置為10次，儀器自動計算10次的平均值作為該點觀測成果，設置點號和編碼，保存后完成一測回觀測。照此法進行其他管線點的測量。

4）內業數據處理

每天外業觀測任務結束后，及時將各類數據從手簿中傳輸到計算機，同時還應做好備份確保數據安全。在計算機中對數據進行整理、檢查，提交滿足要求的格式供后續工序使用。

5）成果質量控制

為保證測繪成果精度，本工程在作業中采取了必要的質量控制措施：接收機選用了固定誤差<10㎜、比例誤差系數<2㎜/㎞的中海達V30雙頻接收機，該機經檢定合格并在有效期內。參與坐標轉換的已知點等級高、精度高且分布均勻，能有效控制測區范圍，另有未參與轉換的已知點作為檢核。為了提高觀測數據的可靠性，每次作業開始前，均進行了至少一個同等級或高等級的已知點檢核，檢核較差符合要求[3]。管線點的施測均嚴格按照相關技術規程進行作業，踐行了全過程的質量管理措施，確保最終成果質量。