RTK技術在地下管線測量工程中的應用

摘 要：本文圍繞RTK技術在地下管線測量工程中的應用展開討論，為施工企業(yè)應用RTK技術進行地下管線測量工程提供參考依據(jù)。施工企業(yè)應用RTK技術時，應充分發(fā)揮RTK技術的優(yōu)勢，一方面提高測量精度，將誤差控制在合理的范圍內(nèi)，另一方面可以提高測量效率，降低測量工作強度，有效加快工程施工進度，從而創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。

關鍵詞：RTK技術;地下管線;測量工程;應用

進行地下管線測量過程中，由于地下管線工程屬于隱蔽工程，提高地下管線測量精度，可以提高地下控制的利用率，并且合理布置地下管線的分布，可以避免地下管線出現(xiàn)混亂排布的情況。在傳統(tǒng)的地下管線測量工作中，施工企業(yè)使用全站儀設備進行測量，但是整個測量工作需要較多的技術人員，并且受到自然環(huán)境的影響，無法保證測量工作順利的進行。

1 在地下管線測量工程中充分發(fā)揮RTK技術優(yōu)勢

1.1 減小產(chǎn)生的測量誤差

使用RTK技術進行測量時，可以將測量誤差控制較小的范圍內(nèi)，在水平方向測量誤差控制在1cm±1ppm范圍內(nèi)，在豎直方向測量誤差控制在2cm±1ppm范圍內(nèi)。此外各個地位獲得的測量誤差，累積后均處于精度控制范圍以內(nèi)。如果使用全站儀進行地下管線測量，水平方向產(chǎn)生的測量誤差控制在在±5cm范圍內(nèi)，豎直方向測量誤差控制在±3cm范圍內(nèi)。將RTK技術與傳統(tǒng)的測量技術比較，RTK技術獲得的誤差較小，其精度遠高于傳統(tǒng)的測量技術。

1.2 測量效率較高

使用RTK技術可以提高測量效率，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，在地下管線測量的準備階段，施工企業(yè)無須建立測量控制網(wǎng)絡，將各個測量點進行連接，配合使用GPS技術，將各個測量點轉變?yōu)榭臻g坐標，在空間坐標內(nèi)利用轉換系數(shù)，即可獲得測量數(shù)值，并且測量精度控制±2—3cm范圍內(nèi)，已經(jīng)滿足地下管線測量要求;其次，RTK技術可以替代水準測量方法，不會由于自然環(huán)境的限制，導致測量工作無法進行，即便在復雜的自然環(huán)境中，或者在夜間進行測量，均可以使用RTK技術測量地下管線，實現(xiàn)全天候全地形測量;最后，在地下管線測量期間，各個環(huán)節(jié)完成測量后，使用RTK技術進行復核測量，復核測量的過程速度較快。

1.3 測量工作量較少

施工企業(yè)如果使用傳統(tǒng)的全站儀設備進行地下管線測量時，受到自然環(huán)境影響，并且設備重量較大，移動過程較為笨重，需要多名技術人員才能進行測量工作，并且每次在新的點位進行測量時，需要重復進行設備調試，導致測量效率不斷降低。使用RTK技術進行地下管線測量，技術人員在設定好的基點上，配合使用GPS技術，實時獲取其他基點的測量數(shù)據(jù)，并且在移動RTK設備時，只需一名工作人員即可，可以有效提高測量效率。

1.4 采用模塊方法測量點位數(shù)據(jù)

應用RTK技術進行測量，采用模塊方法在各個點位獲取測量數(shù)據(jù)，技術人員應設立基準站，圍繞基準站設立兩個RTK技術模塊，兩個模塊可以實時移動，移動過程中進入到每個基點后，可以快速獲取各個基點的坐標值。如果進一步提高測量精度，采用1+3模塊方法進行測量，在每個基點獲取測量坐標值后。

1.5 測量范圍較大

使用RTK技術時，可以擴大測量范圍，主要是RTK技術的測量半徑超過6公里。在大范圍內(nèi)進行測量時，借助GPS技術，使測量設備與衛(wèi)星建立交流關系，衛(wèi)星可以精準定位在不同位置的地下管線位置，然后將測量坐標傳輸至設備，設備將獲取的測量數(shù)據(jù)進行分類保存。

2 RTK的基本原理

2.1 RTK定位技術

RTK技術利用載波進行實時測量，采用相位動態(tài)定位方法，將每個點位的坐標值輸入至三維空間內(nèi)，三維空間可以確定測量定位的具體位置，并且點位所處的具體位置精度，可以達到厘米級。使用RTK技術進行測量時，在整個測量區(qū)域內(nèi)設置流動站，流動站每經(jīng)過一個測量位置，會將測量的坐標傳輸至基準站，基準站對測量的數(shù)據(jù)進行處理。

2.2 RTK關鍵技術

RTK技術中的關鍵技術，主要是傳輸數(shù)據(jù)過程中，不會受到外界因素的干擾，數(shù)據(jù)處理較為穩(wěn)定快速，并且具有良好的安全性和可靠性特點。此外RTK技術中的關鍵技術，運用初始整周模糊度可以將不同的數(shù)據(jù)進行連接，保證測量數(shù)據(jù)的完整性。技術人員可以配合使用GPS技術，衛(wèi)星會實時跟蹤各個點位測量過程。在測量各個點位期間，每個點位與流動站建立數(shù)據(jù)傳輸關系。

3 RTK技術應用地下管線測量實例

3.1 選擇合適的位置作為測量基點

以某地下管線測量工程為例，該地下管線工程使用RTK技術，施工企業(yè)在管線所在的區(qū)域內(nèi)，設置多個測量基點。該工程處于城市的繁華地段，要求施工企業(yè)在短時間內(nèi)完成地下管線的測量工作，施工企業(yè)根據(jù)工程實際情況，在使用RTK技術的同時，配合使用全站儀進行地下管線測量。

在測量的準備階段，施工企業(yè)在不同的位置設置測量基點，每個基點用于收集測量數(shù)據(jù)。在每個基點上設置數(shù)據(jù)接收裝置，接收裝置與GPS衛(wèi)星連接，使接收裝置具備信號發(fā)射功能，施工企業(yè)可以在控制點，實時獲取每個基點的測量數(shù)據(jù)。在獲取各個基點的測量數(shù)據(jù)后，將測量數(shù)據(jù)輸入至計算機內(nèi)，計算機會將測量數(shù)據(jù)轉變?yōu)樽鴺耍棉D換參數(shù)最終確定測量數(shù)據(jù)在空間中的坐標。

3.2 采用行圖根點方法進行觀測

采用行圖根點方式進行觀測，需要施工企業(yè)使用RTK技術對相同的基點進行重復觀測，重復觀測的次數(shù)一般為2次，兩次觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤差，均應控制在±5cm范圍內(nèi)，符合規(guī)定的測量范圍，才能進行下一個基點的行圖根點觀測。在行圖根點觀測過程中，如果點位出現(xiàn)失鎖的情況，主要是根點附近的建筑物較為密集，傳輸信號出現(xiàn)波動情況，應調整接收裝置的位置，重新進行固鎖，才能繼續(xù)進行行圖根點觀測。

3.3 RTK技術與其他測量技術進行精度對比

其他測量技術主要指GPS技術，將GPS技術與RTK技術的精度進行對比，主要對比內(nèi)容為測量角度、邊長以及高差。通過實地測量，RTK技術獲取的測量數(shù)據(jù)，其精度高于GPS技術。在邊長測量過程中，RTK技術測量的邊長為14條，產(chǎn)生的誤差控制在±8毫米內(nèi)，產(chǎn)生的極限誤差控制±15毫米以內(nèi)。在高差測量過程中，使用RTK技術測量的邊長為14條，高程誤差控制在±9毫米以內(nèi)，產(chǎn)生的極限誤差控制在±20毫米范圍內(nèi)。

3.4 參數(shù)轉換

在該地下管線工程測量過程中，RTK技術建立WGS-54或者WGS-84坐標系，其中GPS技術也可以建立WGS-84坐標系。使用RTK技術進行坐標轉換過程中，會使用到多種坐標轉換方法，包括坐標校正法、4參數(shù)法或者7參數(shù)法等。上述方法可以確定基點的已知坐標，將已知坐標輸入至WGS-84坐標系內(nèi)，可以校正基點坐標，校正坐標產(chǎn)生的差值，作為轉換參數(shù)，按照相同的參數(shù)進行轉換，可以將產(chǎn)生的差分量控制在0—3厘米范圍內(nèi)。

3.5 使用RTK技術測量注意的事項

對地下管線進行測量時，施工企業(yè)應借助GPS技術確定管線所在的位置。GPS衛(wèi)星在運動狀態(tài)下，需要較多的衛(wèi)星觀測管線的位置。如果在自然環(huán)境較差的地區(qū)進行管線測量，會影響管線位置定位的精度。在自然環(huán)境較差的地區(qū)，使用RTK技術的同時，還應使用信號接收能力較高的設備，才能獲取精準的測量數(shù)據(jù)。

4 影響RTK技術測量精度的原因以及實施的處理措施

4.1 影響RTK技術測量精度的原因

影響RTK技術技術測量精度的原因如下：第一，測量區(qū)域。如果測量區(qū)域條件較差，設立的基點數(shù)量較少，會使測量精度不斷降低;第二，衛(wèi)星信號較差。配合使用GPS技術確定管線的位置，如果GPS衛(wèi)星運行到與管線夾角較小位置，此時流動站獲取的信號較弱，產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)極不穩(wěn)定，對獲取的數(shù)據(jù)進行初始化處理，處理過程花費的時間較長，在較長的時間內(nèi)，信號的強弱也會發(fā)生變化，對信號進行重新初始化處理后，數(shù)據(jù)精度受到嚴重的影響;第三，基點信息傳遞過程產(chǎn)生的影響。在動態(tài)系統(tǒng)控制下，基點與流動站傳遞信息過程中，主要是借助射頻信號，如果射頻信號受到電磁輻射的干擾，數(shù)據(jù)傳遞精度不斷降低。

4.2 RTK技術精度控制措施

RTK技術精度控制措施如下：第一，將測量基點設置在較高的位置;第二，合理利用星歷預報，使用強度因子較小的幾何圖形，采用多段時間的方法進行測量;第三，在每個基點的測量時間不斷延長，使獲得的數(shù)據(jù)通過固鎖操作后，保證數(shù)據(jù)的精度符合使用標準;第四，將測量半徑控制在10公里范圍內(nèi)，并在基點和流動站上架設定向天線，在測量區(qū)域內(nèi)設置中繼站，保證在較長的區(qū)域內(nèi)測量數(shù)據(jù)更加精準;第五，在計算轉換參數(shù)過程中，應保證各個基點的坐標產(chǎn)生的誤差控制在合理的范圍內(nèi)，參照轉換欄中H和V差值，如果計算產(chǎn)生的誤差在對應的差值內(nèi)，即可獲取相應的轉換參數(shù);第六，提高數(shù)據(jù)控制以及輸入精度。與傳統(tǒng)的控制輸入相比，RTK技術可以將產(chǎn)生的坐標數(shù)據(jù)，實時輸入至移動設備中，避免由于人工操作引發(fā)的數(shù)據(jù)錯誤;第七，保證使用的流動站以及基點設有裝置，電量保持在充足狀態(tài)。

5 結語

綜上所述，在地下管線測量工作中，施工企業(yè)應用RTK技術，應充分發(fā)揮測量技術的優(yōu)勢，使測量工作效率不斷提高的同時，還能將產(chǎn)生的誤差控制在合理的范圍內(nèi)。施工企業(yè)應根據(jù)工程實際情況，合理配合使用GPS技術，在獲取管線的位置后，使用RTK技術實時傳輸產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)，可以快速完成地下管線測量工作。

參考文獻：

[1]王玉柱，王毅，劉善彬.網(wǎng)絡RTK技術在地下管線測量中的應用[J].礦山測量，2013（5）：9-12.

[2]劉沉香.CORS-RTK在地下管線測量中的應用[J].北京測繪，2013（4）：97-98，82.

[3]蔡少輝，徐鳳喜，王保國.RTK技術在城市地下管線測量中的應用[J].江西測繪，2013（3）：11-12.

作者簡介：吳樺（1979— ），男，漢族，上海人，本科，助理工程師，測繪工作。