GPS—RTK技術(shù)應(yīng)用于油田道路斷面的測(cè)量

姚加松 大慶油田設(shè)計(jì)院

1 工作原理

GPS—RTK技術(shù)指的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GPS—RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，流動(dòng)站不僅需要接收來(lái)自基準(zhǔn)站的衛(wèi)星信號(hào)，同時(shí)也需要接收基準(zhǔn)站利用數(shù)據(jù)鏈觀測(cè)到的數(shù)據(jù)值和觀測(cè)點(diǎn)位坐標(biāo)觀測(cè)值的改正信息；與此同時(shí)，流動(dòng)站還需要對(duì)GPS接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，使兩者共同構(gòu)成了一個(gè)差分觀測(cè)值，并實(shí)時(shí)地處理此差分觀測(cè)值。一旦流動(dòng)站持續(xù)接收到來(lái)自4顆以上衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)，并且流動(dòng)站顯示屏上的數(shù)據(jù)達(dá)到固定收斂精度，就可以實(shí)時(shí)地得到厘米級(jí)的觀測(cè)結(jié)果。

2 實(shí)施過(guò)程

2013年，大慶油田工程有限公司承擔(dān)了海拉爾油田蘇區(qū)12 km道路測(cè)量項(xiàng)目，采用了GPS—RTK技術(shù)來(lái)替代傳統(tǒng)測(cè)量方法，測(cè)量道路中線放樣、縱橫斷面的工作。首先，通過(guò)海拉爾油田GPS控制網(wǎng)中的4個(gè)控制點(diǎn)（ETTN、JHHD、KHSA、KHSX）將WGS—84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成BJ—54坐標(biāo)，這4個(gè)控制點(diǎn)覆蓋了整個(gè)作業(yè)區(qū)域并間隔的均勻分布。再使用徠卡CS15儀器同時(shí)存入2套坐標(biāo)系統(tǒng)，分別是BJ—54坐標(biāo)系統(tǒng)和WGS—84坐標(biāo)系統(tǒng)。在控制點(diǎn)中的ETTN點(diǎn)處擺基準(zhǔn)站，調(diào)出BJ—54坐標(biāo)，在控制網(wǎng)中找到已知點(diǎn)JHHD進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。如果流動(dòng)站數(shù)據(jù)與原點(diǎn)坐標(biāo)校核正確，則開始進(jìn)行測(cè)量工作。

在測(cè)量中線時(shí)，采取了“1+3”的形式，即1個(gè)基準(zhǔn)和3個(gè)流動(dòng)站，其中1個(gè)流動(dòng)站負(fù)責(zé)放中線折點(diǎn)樁、里程樁及百米樁等，另外2個(gè)流動(dòng)站負(fù)責(zé)測(cè)量道路兩邊地形及橫斷面。中線放樁將中線折點(diǎn)坐標(biāo)和起、終點(diǎn)坐標(biāo)一同輸入至接收機(jī)，隨后沿著道路前進(jìn)方向進(jìn)行放樣。由已知控制點(diǎn)、流動(dòng)站手薄即可推導(dǎo)出該點(diǎn)距離中樁的偏移距離，根據(jù)流動(dòng)站上屏幕的顯示，將移動(dòng)站移至中線點(diǎn)位置，偏差在5 cm之內(nèi)，即可開始測(cè)量。觀測(cè)時(shí)應(yīng)注意固定解的收斂情況，并記錄點(diǎn)名和樁號(hào)，實(shí)時(shí)地采集野外數(shù)據(jù)，沿線放置起點(diǎn)樁、中線轉(zhuǎn)折樁、百米樁、里程樁及終點(diǎn)樁。

用GPS—RTK技術(shù)測(cè)量橫斷面極為便利。數(shù)據(jù)采集時(shí)，手薄屏幕上將實(shí)時(shí)地顯示數(shù)據(jù)，并提示該點(diǎn)偏離斷面線的距離及方向，可直接判定斷面點(diǎn)的三維坐標(biāo)，定位速度快。在地勢(shì)起伏較大的地方，在已知中線樁垂直方向上，分別測(cè)此樁橫斷面變化點(diǎn)的三維坐標(biāo)，兩側(cè)的方向大概保持一致，距離道路中線點(diǎn)兩側(cè)各25m左右，根據(jù)實(shí)際地形變化將道路兩側(cè)及溝、渠等地形測(cè)出；在地勢(shì)較為平坦的地區(qū)，只需采集道路邊界點(diǎn)即可，并派一人在現(xiàn)場(chǎng)繪制草圖，方便內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。

3 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目利用GPS—RTK技術(shù)對(duì)油田道路斷面進(jìn)行測(cè)量，減少了人力資源，加快了工作進(jìn)度。如果采用常規(guī)測(cè)量方法對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)量，大約需要測(cè)量技術(shù)人員10人進(jìn)行為期2天的測(cè)量；而采用GPS—RTK技術(shù)對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)量，僅需6人花費(fèi)1天時(shí)間即可完成測(cè)量任務(wù)。采用GPS—RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，中樁放樣和斷面測(cè)量可以同時(shí)進(jìn)行，便于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)指揮，提高了工作效率。