全站儀配合RTK在城市地下天然氣管道測量中的應用

顏軼文

摘要：城市地下天然氣管道是城市建設當中的重要組成部分，是城市的“生命線”。因此在現代化建設當中，高效、便捷、經濟的測量方式就變得尤為重要。在現代化城市建設當中，工程測量決定了這項工程的竣工時間以及工程結果。工程的測量需要一系列的準確數據作為支撐，所以運用現代化的科學技術也就勢在必行。本文就RTK技術與全站儀在城市地下天然氣管道測量中的應用深入分析，探究RTK技術與全站儀相結合的實用性。

關鍵詞：RTK;全站儀;天然氣管道;測量

一、RTK測量基本原理

（實時動態差分法）RTK作為一種新型的測量技術，以載波相位觀測值為依據的實時差分GPS測量技術。由于采用的是載波相位動態實時差分方法，所以在操作上具備便捷、直觀、準確性高、高自動化、定位誤差不積累等優點。RTK技術的出現使測量技術方向得到巨大的發展，是GPS領域中的重要里程碑。

（一）RTK工作原理

RTK的工作方式是通過在已知地點安裝接收機作為基準站，對衛星開展連續觀測并使用無線電傳輸設備將觀測數據和測站信息實時發送到流動站。基準站和GPS衛星信號可以同時發送到流動站GPS接收機，根據相對定位原理，實時解算數據，并獲得流動站三維坐標和誤差[1]。

（二）采用RTK技術測量的優點

①采用RTK技術測量精度較其他方式精度較高，并且可以在任何天氣條件下都可以進行工作，無積累誤差，質量高的RTK設站只需要一次，并且工作人員只需一人，只需幾秒就可以獲得測點數據坐標。較傳統方式提升了工作效率。

②自動化程度較高，操作簡便，在當前技術條件支持下，工作人員只需要將天線對中，整平，量取天線高度后，打開電源就可以進行自動觀測，數據解算處理后就可求得觀測點的三維坐標。

③作業滿足條件低，RTK技術在通視條件、能見度、氣候等受影響較小，選點靈活，采用RTK技術費用較低，降低了工程成本。

④RTK系統抗干擾性較強并且具有保密性，降低了工程意外發生的概率。

二、全站儀測量基本原理

全站儀（Electronic Total Station），是同時具備光、機、電為一體的高技術測量儀器。同時也具備了水平角、垂直角、距離（平距、斜距）、高差測量功能的測繪儀器系統。全站儀自動化程度高，精度較為準確，功能適應現代工程測量，現如今全站儀適用于控制測量、地形測量、施工放樣等工作。

（一）全站儀工作原理

全站儀工作原理按照測量的目的分為兩種，一種是測角原理，另一種是測距原理。測量是指通過數學平面幾何和立體幾何的利用測量得出的角度距離等數據來計算出其他邊的距離和相應角度。測角是指通過角度度盤和角度傳感器獲得數字化的角度數據[2]。

（二）全站儀的工作條件

全站儀雖然具有費用低，精度高，便捷靈活等優點，但是其工作條件較RTK更加復雜，首先工作地點需具備光線，測量目標和全站儀的水平線之間不能有任何遮擋物，并且存在誤差積累的情況。

三、RTK與全站儀相配合的優越性

RTK技術在城市天然氣管道測量當中存在著一定的局限性，在城市測量當中RTK技術在部分情況下會因為電磁波干擾、多路徑效應、高大的建筑物和樹木限制接收機衛星觀測視野，同時RTK技術也會因為衛星狀況、天氣情況等所影響。而全站儀在實際工作當中會因為控制點被破壞、測量目標與全站儀之間有遮擋物所導致的不通視等問題。所以RTK與全站儀相結合解決了上述問題，兩者具有互補性。

四、RTK與全站儀配合測量在城市地下天然氣管道測量中的應用

（一）控制測量

在城市地下天然氣管道測量中，通過RTK技術的應用可以有效提高控制測量速度，實時準確了解定位精度。尤其對于天然氣管道來說，一點點誤差就可能造成不可挽回的局面，因此測量精度的重要性不言而喻。同時為了有效控制測量可以在RTK控制點時采用三點一組的模式用于全站儀的設站、定向和核對使用。在衛星信號接收盲區可以在外圍可采集到的RTK固定解位置設置控制點，以此來使用全站儀開展盲區的測量。

（二）大比例的地形圖測繪

在傳統的測量方法中，首先需要構建控制點，其次開展碎部測量。而且需要保持兩個控制點之間的通視。通過分級布網來減少誤差過度積累，加大了工作量，耗費大量的時間。而采用RTK與全站儀兩者相結合的方式則可以避免這些問題，減少了工作量，也提高了工程進度[3]。

（三）放樣測量

在RTK放樣時，僅需一人便可以完成流動站的操作過程，由于RTK自動化程度較高，所以只需輸入線路起點、坐標終點、曲線轉角、半徑等數據便可以自動計算出流動站與實際點位的差值。

五、RTK與全站儀相結合的注意事項

在測量選址時，基站盡量處于測區中心或視野開闊的制高點上，從而防止建筑物或樹木影響RTK的性能，導致精度下降。如果RTK存在測量困難時，可以在衛星信號較好的地帶測出可以互相通視的控制點，然后使用全站儀來進行下一步的測量工作。

在使用RTK測量過程中，需要選擇點位幾何圖形強度因子PDOP值小于6且有效衛星個數不少于5顆的時間段作為觀測時間。這樣能有效的提升測量的效率。

在實際使用當中，工作人員需要嚴格按照相關規范來開展測量工程，盡量減少人為因素的干擾，一旦在儀器對中、測量天線高、輸入基準站坐標的過程中出現了差錯將直接導致測量結果的不準確。因此在對中時，精度需要在較高的位置上，需要采用三腳架或者快速對中支架，以達到提高中點精度的作用。

結束語

當前工程測量當中，RTK與全站儀的技術水平都較為成熟。同時由于天然氣管道分布的特殊性，很多管道常常埋沒于居民區、綠化帶等RTK信號很弱的區域，再加上全站儀具有一定的局限性。所以將兩者有機結合可以各自發揮優勢，實現優勢互補，對提高工作效率、減少工作量具有現實意義。

參考文獻

[1]李鵬，李廣海，王永吉，邢武杰.GPS-RTK與全站儀在數字城管測量中的聯合使用[J].全球定位系統，2016，41（01）：76-80.

[2]何莎，彭星煜，吳云冬，等.天然氣管道滑坡位移監測技術及應用[J].中國測試，2016，42（9）：15-20.

[3]徐克紅.天然氣管道數字測繪方法研究[J].數字化用戶，2019，25（30）：138.