GPS RTK技術在天然氣管線測量中的應用

焦正華

摘要：GPS RTK測量技術以其測量精度高、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，這種技術在天然氣管線勘測、施工等方面都有廣闊的應用前景，值得推廣。本文結合自己的工作經驗，闡述了GPS RTK測量技術的基本原理，探討了GPS RTK技術在天然氣管線測量中的應用。

關鍵詞：GPS RTK技術；天然氣管線測量

1.引言

GPS RTK測量技術是一種實時動態差分技術，其在天然氣管線建設中的應用，對天然氣管線的勘測和施工作業方法產生了革命性的變革，極大地提高了勘測精度和工作效率。本文探討了GPS RTK測量技術在天然氣管線測量中的應用。

2.GPS RTK技術測量的基本原理

基準站上安置的接收機，對所有可見GPS衛星進行連續觀測，并將其觀測數據，通過無線電傳輸設備（也稱數據鏈），實時地發送給用戶觀測站（流動站）；在用戶觀測站上的GPS接收機在接收GPS衛星信號的同時，通過無線電接收設備，接收基準站傳輸的觀測數據，然后根據相對定位原理，實時地解算并顯示用戶站的三維坐標及其精度，其定位精度可達1cm～2cm。

3.GPS RTK技術相對于傳統測量技術的特點

相對于傳統測量技術GPS RTK測量技術具有以下特點：

（1）工作效率較高。在傳統的測量過程中控制點的布設需要考慮相互通視，用以定向，但采用GPS RTK測量技術可以避免這種布設控制點的方案，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。在傳統測量過程中薄霧、小雨或傍晚涼快時，會受光線的影響無法進行測量；GPS RTK測量則不會受到天氣條件、天氣環境的制約。在實際測量中只要相關設備能夠接收到GPS信號便能夠直接進行測量。

（3）GPS RTK測量技術能夠將采集數據清晰地反映給測量工作者，測量者可以根據測量的數據進行有效的調控，避免多測或者漏測。

（4）在實際測量過程中該技術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。

4.GPS RTK測量技術在天然氣管線外業測量中的應用

天然氣管線外業測量通常是指在勘測設計、施工放樣階段。以實際工程為例，如：榆濟天然氣管線工程、江西天然氣管網一期工程、中石化天津（LNG）項目等，其特點是線路長、地形地物復雜、測量難度大。管線的線路實際位置的確定，結合實際的地形、地物、村莊、交通、施工以及當地政府部門規劃等因素綜合考慮。為了正確地確定管線埋設的平面位置和深度，全線線路帶狀地形圖和線路圖縱斷面圖、分輸站地形圖、閥室地形圖是設計時不可缺少的基礎資料。

4.1準備工作

測圖前，根據線路的控制網數據計算測區范圍內WGS84坐標系和工程坐標系之間的轉換參數（七參數）。基準站一般架設在控制點附近，架設好基準站后，把七參數輸入手薄后，用任意一個控制點校正，另一控制點校對即可。這樣保證了整條線路的測圖精度一致，不存在圖形接邊的誤差。

4.2線路及縱斷面測量

線路的初步選定是在1：50000等小比例尺地形圖上確定走向，在實地用手持GPS測定拐點（中樁）坐標，線路實際的情況（是否穿房屋、群墳、電桿等地物）不是很清楚。這就需要我們根據初步確定的線路測量線路兩邊一定范圍內的地形圖。根據測量的地形圖最終確定天然氣線路的位置及周邊環境。

線路測圖比例尺為1：2000，測量范圍為線路兩側各100m。測量前把設計提供的中樁坐標輸入手薄，按中樁編號順序連接，形成多線段形式，測量時根據手薄上線放樣功能，能看出測量人員當前在線路的左邊還是右邊，垂直線路距離多少，還可以顯示出已測測量點。圖1：RTK測圖點位均勻，不會出現重測、漏測的情況。圖2：全站儀測圖可能會出現漏測、超測等情況，這就造成需要補測或者多做了無用功。

同理用RTK測量縱斷面時，可以直接沿著中線測量，避免了局部重復測量，重要部位漏測等情況。

4.3中樁測量

RTK測圖時，手薄上可以提示線段的長度，以及當前位置到拐點（中樁）的距離，距離為零時，就可以直接測量拐點（中樁）即可；全站儀測圖需要時刻注意拐點的坐標，必要的時候需要點放樣，看一看拐點（中樁）的位置。

4.4穿跨越測量

整條線路會穿越一些公路、鐵路、河流等，天然氣管道的埋設就會變成頂管或定向鉆的施工方法。這就需要測量1：500或1：1000大比例尺地形圖，以供設計管線的出土位置和入土位置。穿跨越的測量方法和線路測量方法一樣。

4.5閥室、分輸站測量

分輸站、閥室是天然氣管道的重要組成部分，測圖比例尺為1：500。測量范圍：閥室300m×300m、分輸站500m×500m。如果坐向正南正北，全站儀、RTK測量都比較方便，我們可以根據四角的坐標來確定是否超測、漏測；如果坐向不是正南正北的話，用全站儀測圖就不是很方便了，測量范圍不是很直觀，可能會出現漏測、超測等情況，RTK測圖可以把四角坐標輸入手薄，測量時顯示出測量范圍及已測測量點，可以很清晰的看出哪塊測了哪塊沒測。

4.6交樁

測圖完成后，設計會根據所測得地形圖，最終確定天然氣管道的位置。等施工隊進場后，需要把最終確定的天然氣管網的拐點（中樁），現場放樣給施工隊實地在什么位置，并且做好標記方便管道開挖。

用全站儀交樁：需要拐點（中樁）周圍必須要有控制點，控制點遠的話一是支站不方便，再一個就是精度會差。

用RTK交樁：一般把基站架設在管線起始點7km～8km處，校正方法同測圖方法一樣，兩個移動站可以同時向兩側交樁，控制點不要求通視，中午休息的時候，把基站收掉，下午開始的時候再往前面架設。這樣省時省力，精度和測圖精度一致。

如果兩個拐點（中樁）間隔較遠，需要中間加密樁的時候，RTK手薄上可以顯示出中線的位置，直接到中線上測量點做標記即可。

5.總結

綜上所述，在天然氣管線外業測量中GPS RTK已經成為了重要的測量工具。由于GPS RTK技術具備了工作效率較高、測量精度高的特點，同時也不會受到外界環境干擾，操作也較為簡便，在實施過程中并不需要大量的人力資源，相對于傳統測量技術表現出了較大的優勢。隨著該技術的飛速發展和普及，以及相關技術的應用，GPS RTK定位技術將在天然氣管線工程建設的各個環節得到更加廣泛的應用。