實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（ＲＴＫ）在大面積管網(wǎng)中的應(yīng)用

白立波

摘要：全球定位系統(tǒng)GPS（GlobalPositioningSystem）是美國(guó)陸海空三軍聯(lián)合研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具有全球性、全天侯、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性導(dǎo)航定位和定時(shí)功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。

關(guān)鍵詞：全球定位系統(tǒng)GPS動(dòng)態(tài)定位應(yīng)用

0 引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和社會(huì)的飛速發(fā)展，GPS接收機(jī)的小型化、小功耗給GPS 用于工程測(cè)量提供了有利的硬件條件。在軟方面，GPS快速定位方法有較大的進(jìn)展， 這些都促使GPS在工程測(cè)量中得到較廣泛的應(yīng)用。

RTK(Real Time Kinematic) 技術(shù)， 即載波相位差分技術(shù)， 是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分方法，RTK系統(tǒng)由兩部分組成: 基準(zhǔn)站和移動(dòng)站。其基本原理是:將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)送給用戶， 用戶根據(jù)基準(zhǔn)站的差分信息進(jìn)行求差解算用戶位置坐標(biāo)。也就是安置一臺(tái)接收機(jī)作為參考站，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，流動(dòng)站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過無線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測(cè)數(shù)據(jù)，隨機(jī)計(jì)算機(jī)根據(jù)相對(duì)定位的原理實(shí)時(shí)計(jì)算顯示出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)和測(cè)量精度，從而達(dá)到碎部點(diǎn)測(cè)量定位。

下面是在大面積管網(wǎng)工程放線中使用GPS大致過程及幾點(diǎn)想法。

平面控制：對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行踏勘后，充分了解和研究測(cè)區(qū)情況，特別是交通、通訊、供電、氣象及大地點(diǎn)等情況，結(jié)合測(cè)區(qū)情況進(jìn)行布控首級(jí)平面控制網(wǎng)，整個(gè)管網(wǎng)測(cè)區(qū)為長(zhǎng)約80公里，寬約10公里，從而布設(shè)網(wǎng)狀D級(jí)GPS控制網(wǎng)（如下圖），上面布設(shè)一排，點(diǎn)位相隔3—5公里，下面與上面對(duì)應(yīng)布設(shè)一排，中間在上下兩排兩兩對(duì)應(yīng)組成的四邊形中心布設(shè)一排點(diǎn)位，這樣就可使控制網(wǎng)覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)。

控制點(diǎn)布設(shè)完成后進(jìn)行GPS靜態(tài)測(cè)量：至少聯(lián)測(cè)2個(gè)以上已知點(diǎn)，觀測(cè)時(shí)觀測(cè)人員應(yīng)相互聯(lián)系，同一時(shí)段上盡量同時(shí)開、關(guān)機(jī)，達(dá)到同步采集數(shù)據(jù)。同時(shí)認(rèn)真量取天線高，做好GPS手簿記錄。

靜態(tài)采集完成后，進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理，首先要對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)投影變形進(jìn)行計(jì)算（水利樞紐地區(qū)投影長(zhǎng)度變形為不大于5CM/公里），結(jié)果投影變形超限，經(jīng)計(jì)算應(yīng)把投影面設(shè)到300米上進(jìn)行GPS解算，合格后就可以出平面控制成果表了。

高程控制：首先從國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)上引測(cè)四等水準(zhǔn)路線，聯(lián)測(cè)所有GPS點(diǎn)。

四等水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)完成后，由于測(cè)區(qū)管線密集，成網(wǎng)格狀分布，所以根據(jù)管線現(xiàn)狀布設(shè)五等水準(zhǔn)路線，五等水準(zhǔn)點(diǎn)基本上布設(shè)在管線的起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn)處，距離間隔500——700米范圍內(nèi)，以便于在利用RTK進(jìn)行管網(wǎng)放線時(shí)采集水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行高程比較。盡量布設(shè)在土質(zhì)堅(jiān)硬、穩(wěn)定、安全僻靜、利于長(zhǎng)期保存、便于觀測(cè)的地方。做好點(diǎn)位說明，現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)清點(diǎn)名。

管網(wǎng)項(xiàng)目控制完成了，接下來根據(jù)地形及網(wǎng)線的特征，就可以利用RTK的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行線放樣，為此我們利用RTK對(duì)部分地形特殊地區(qū)進(jìn)行控制點(diǎn)加密，加密后的控制點(diǎn)采用五等水準(zhǔn)測(cè)量，然后進(jìn)行管網(wǎng)放線。

本次放線基本上使用南方RTK S86，在RTK手簿中新建項(xiàng)目，一般我們使用的RTK均有相應(yīng)的配套程序，直接進(jìn)入，根據(jù)向?qū)нM(jìn)行操作，特別注意：坐標(biāo)系的設(shè)置（北京54與西安80還其它獨(dú)立坐標(biāo)系）；中央子午線的設(shè)置及投影設(shè)置，項(xiàng)目新建完成后，利用我們的控制點(diǎn)成果便可計(jì)算使用的參數(shù)，我們本次根據(jù)地形使用四參數(shù)與高程擬合參數(shù)或七參數(shù)。

1 基準(zhǔn)站的架設(shè)

1.1 基準(zhǔn)站設(shè)在已知點(diǎn)上，準(zhǔn)確量取基準(zhǔn)站天線高，把已知點(diǎn)坐標(biāo)輸入進(jìn)行較正，較正完成后到附近其它已知點(diǎn)上進(jìn)行檢核。

基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點(diǎn)上的好處就是經(jīng)過較正以后，只要基準(zhǔn)站位置不變動(dòng)，無論基準(zhǔn)站開、關(guān)機(jī)或是移動(dòng)站在有效范圍內(nèi)開、關(guān)機(jī)或進(jìn)入、退出測(cè)量程序時(shí)可以隨時(shí)進(jìn)行較正。

1.2 基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)上，這樣有利于在特殊的地形地貌中測(cè)量，基準(zhǔn)站架設(shè)的位置比較靈活，選取測(cè)區(qū)內(nèi)地勢(shì)較高又開闊的地方。但必須到已知點(diǎn)上設(shè)三腳架進(jìn)行較正。但是測(cè)量過程中基準(zhǔn)站一旦關(guān)機(jī)再開機(jī)，就必須到已知點(diǎn)上重新較正；同時(shí)在基準(zhǔn)站不關(guān)機(jī)，移動(dòng)站在有效范圍內(nèi)測(cè)量過程中開、關(guān)機(jī)，手簿程序進(jìn)、退時(shí)不能再進(jìn)行較正，只能到已知點(diǎn)上進(jìn)行檢查。

由于管網(wǎng)密集，RTK靈活性大，根據(jù)測(cè)區(qū)現(xiàn)狀制定以下工作流程：利用RTK可進(jìn)行點(diǎn)、線、曲線放樣。放樣過程中必須信號(hào)穩(wěn)定且固定解的情況下才能采集。①管線拐點(diǎn)按照設(shè)計(jì)人員指定坐標(biāo)進(jìn)行放樣。②各放樣點(diǎn)需埋設(shè)頂部尺寸為8厘米×8厘米、底部尺寸為12厘米×12厘米、高度為40厘米的標(biāo)石，并進(jìn)行外部整飾。(可以埋石的地方)③管線基本樁距為50米，地形起伏特征處加樁。管線的編號(hào)按設(shè)計(jì)圖的編號(hào)，與設(shè)計(jì)上保持一致。④保證在每條管線上平均每隔1KM左右應(yīng)布設(shè)BM點(diǎn)，BM點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)和放樣點(diǎn)同樣規(guī)格的小標(biāo)石。BM點(diǎn)要求埋設(shè)位置便于長(zhǎng)期保存。如果支管的拐點(diǎn)在BM點(diǎn)的附近且不易破壞，則BM點(diǎn)可與管線的拐點(diǎn)共用。⑤線路中放樣點(diǎn)RTK采集的坐標(biāo)，應(yīng)與理論值進(jìn)行比較，以檢核放樣點(diǎn)的相對(duì)精度。⑥中線樁需標(biāo)明管線名稱及里程，以防混淆。⑦中線樁所有里程樁RTK測(cè)定，同時(shí)測(cè)量線路附近BM點(diǎn)，內(nèi)業(yè)進(jìn)行高程擬合后使用。

2 管線放線工作內(nèi)容

2.1 對(duì)第二天要放的線周圍的已知點(diǎn)進(jìn)行草圖記錄，在第二天放線時(shí)采集。

2.2 每天放線前所有移動(dòng)站到附近已知點(diǎn)上采集進(jìn)行比較。

2.3 放線過程中遇到的地物(渠道、道路、進(jìn)地、出地、林地、房子等）加樁注明。

2.4 管線起、拐、終點(diǎn)能埋石的必須埋石，埋石后采集新埋石的坐標(biāo)與高程。內(nèi)業(yè)中標(biāo)注在線路圖上聯(lián)測(cè)水準(zhǔn)后作為圖根點(diǎn)使用。

2.5 放線過程中針對(duì)大面積耕地不方便埋石的情況，在線路上能埋石的地方就埋石，例如經(jīng)過荒地、路邊、渠邊等。

2.6 采集回來的縱斷面展到線路圖上，檢查是否重合。

2.7 每天采集回來的數(shù)據(jù)先與BM點(diǎn)比較，如果大于5CM則進(jìn)行高程擬合，擬合過程中要進(jìn)行擬合前后高程對(duì)比，看是否有異常高程出現(xiàn)，確定正常情況下使用數(shù)據(jù)。

2.8 縱斷面數(shù)據(jù)整理：每一根干管建一個(gè)文件夾，干管、分干管、支管各自為一EXCEL表成果，同放在一個(gè)管線文件夾下。

2.9 縱斷面數(shù)據(jù)整理完后，把分干管在干管上的樁號(hào)及對(duì)應(yīng)的高程加入干管的縱斷面成果中，支管在分干管上對(duì)應(yīng)的樁號(hào)及高程加入分干管縱斷面成果中，最后檢查各管線公共點(diǎn)的高程是否一致。

2.10 每天自已所放線路上拐點(diǎn)的標(biāo)識(shí)類型（埋石、鋼釘、大木樁、噴涂）注記清楚，同時(shí)編制圖根點(diǎn)成果表。

2.11 放完一根干管后，集中整理一次，把該管的數(shù)據(jù)整理完整，歸到一塊。

由于管網(wǎng)較密集，管線數(shù)量較多，每天必需整理清楚各自的資料，專門技術(shù)人員對(duì)第一天資料進(jìn)行檢查，以避免張冠李戴，有測(cè)量資料而不整理的現(xiàn)象。同時(shí)認(rèn)真檢查管網(wǎng)彼此之間相互交差點(diǎn)的高程。

通過整個(gè)工程對(duì)RTK的使用得出以下總結(jié)：基站有效工作距離不能太遠(yuǎn)，受地形與遮擋物影響較大，充分發(fā)揮RTK與全站儀相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)；操作方便、快捷；利用RTK技術(shù)比傳統(tǒng)方法大大節(jié)省人力。