浅谈GPS-RTK技术在输水管线测量中应用

浅谈GPS-RTK技术在输水管线测量中应用

邱开俊

临翔城市供排水有限责任公司云南省临沧市677000

摘要：近年来，我国的经济在飞速的提升，各方面的建设也在不断的提升，人们的生活的生活水平也在不断的提高。改革开放以来，发展的最快的行业还是建筑行业，各种各样的建筑和设施在不断的兴起，这些建筑设施极大的丰富了我们的生活，保证了我国经济高速持续的发展。对于土木建筑，各样的施工技术都已经基本完善，对于测量方面，GPS-RTK技术运用的越来，GPS-RTK技术近年来发展越来越成熟，工程测绘工作中也开始广泛应用到GPSPTK技术，这对于提高工程测量结果的准确性都具有极其重要的作用。本文主要介绍了GPS-RTK技术的主要特点，并且分析了其在工程测量中的实际应用。

关键词：GPS-RTK技术；输水管线测量；应用

一、前言

近年来，全球定位系统（GPS）技术得到了飞速发展，在此基础上衍生出了GPS-RTK技术，目前该种技术凭借其自身的优势被广泛应用于工程测量领域中。RTK技术综合了计算机技术、卫星技术、大地测量技术、无线电通讯技术以及空间技术等多种技术，可以对两个测站载波观测值查分进行实时处理，有利于提高工程测量效率以及测量精确度，外业作业量也相对比较小，是一种高效测量技术。下面笔者主要介绍了工程测量中应用GPSRTK技术的具体情况。

二、GPSRTK技术的相关概念

1、GPS-RTK技术的工作原理

RTK系统一般包括通讯系统、一个基准站以及若干个流动站等几部分，其主要是立足于GPS技术基础上发展而来，结合了载波相位观测值实时动态定位技术，可以实时提供指定坐标系中测站点的三维定位，而且测量精度可以精确到cm。RTK模式中的基准站可以连续观测可以看见的GPS卫星，而且通讯系统可以将从数据链中获得的相关卫星信息、基准站信息传送给每一个流动站。GPS接收机在流动站接收相关的GPS卫星信号时，利用无线电接收设备可以实时接收从基准站传输的所有观测数据，控制器在流动站做好初始化工作后就可以结合接收的所有数据实时处理系统中的差分观测值，并且结合相对定位原理计算移动站三维坐标以及整周模糊度未知数。

2、GPS-RTK数据处理办法

想要确保RTK实时差分测量系统作业具有较高的精度，首先应该确保基准站三维坐标的准确性。RTK系统中综合应用了快速分解法、最小二乘搜索法、模糊度函数法以及组合波搜索法等多种快速计算方法，因此可以将整周模糊度准确、快速的求解出来。实现RTK技术的关键就在于高效的数据传输技术以及数据处理技术。RTK技术进行定位的过程中，一定要建立一条高效的数据通讯链，使基准站可以实时传输信息给流动站，由于数据量较大，因此常常会要求波特率为9600，而且应该要求可以正确编码传输数据，也应该实现同步检错传输数据。为了达到这一要求，确保可以实时准确传输数据，一定要将传输距离、传输频率以及传输格式等各方面因素都考虑进去。

3、GPS-RTK技术的优点

RTK技术相对于全站仪、水准仪以及经纬仪等传统测量技术而言有多方面的优势，具体体现在以下几个方面：①作业效率比较高。如果RTK技术质量比较高的话，一次性可以测量半径为4-5km的范围，这样就可以有效减少控制点数量以及搬站测量仪器次数，一般电磁波环境只需要几秒钟就可以获知坐标，测量速度快，可大大减轻测量人员的劳动强度。②定位比较精确，测量数据安全、可靠。一般只要达到基本的RTK工作条件，RTK在一定范围作业的高程及平面精度基本都可以精确到cm级。③作业条件要求大大降低。应用RTK技术并不需要两点之间达到光学通视，只需要达到“电磁波通视”即可，基本上不会受到季节、能见度及气候等各方面因素的影响。④作业集成化以及自动化程度较高。RTK技术具有非常强大的测绘功能，而且操作较为简便，在处理数据方面也具有较强的能力。RTK技术对于测绘内业以及外业都适用。流动站安装相应的软件控制系统并不需要进行人工干预就可以自动实现很多测绘功能，大大减少辅助测量工作，也有利于减少人为方面的误差，进而提高工程测量作业精度。

三、RTK管线测量技术

输水管线的测量采用的是美国天宝公司生产的Trimble5700的双频的接收机，应用了RTK的技术来完成任务，通过当地的GPS-D级的控制网做为基础，依据《全球定位系统的测量规范》以及《GPSRTK测量的技术的规程》进行管线的测量。

1、拐点测定

管线的纵断全程已经通过全站仪的施测完成，这次只是局部的管线的改动，改动线段分布比较分散，为了施测的方便和保证可靠测量精度，将将要测量划分成5个测量的段，在RTK的手簿里建立5个相应的工程文件，使得每一个工程文件可以独立的完成该测量的段里的拐点的坐标的测定。因为是同时的采集，统一的归化的解算，故而可以一次性的完成所有拐点的高程控制和平面控制，并且具有比较高的精度并且其精度均匀。

2、纵断测量

为了尽量避免基准站重复的设立，在同一个基准站接收范围之内，测定完拐点之后应当立即进行纵断的测量和中线的放样。中线的放样和纵断的数据采集工作可以运用RTK的线放样的功能来完成，具体的方法如下：以测定的拐点当做启用的数据，在流动站的手簿当中输入中线上的两个拐点的坐标，在手簿线放样的屏幕上显示出此段的管线，当采集的纵断的数据时候，手簿将会实时的给出此点的相对于中线的最近点方向和距离的提示，当对中杆的水平的气泡居中并且将对中杆的移动到中线上的时候，流动站的手薄会指示“在线上”，此时就可以采集中线上的纵断点坐标的数据，并且可以实时的标定中线的位置。

四.RTK技术在城市供水管线测量中的应用

4.1项目区概况

某饮水工程管线，全长60km，管线沿山势布设，沟谷多为U形，起伏较大，但视野开阔，适宜GPSRTK进行施工放样。在线路勘测时沿管线每隔3km左右布设1个GPS控制点。

4.2RTK技术在供水管线施工放样中的应用

本项目GPSRTK的使用主要是放样供水管线中线以及纵断面和横断面测量。使用中海达V9型双频接收机（1台基准站+2台移动站）作业，流动站组成为接收天线、无线电台、电池、碳纤杆、7400手簿及手簿拖架；基准站包含GPS接收天线、终端、传感器、大功率的电台、电池、5m高的无线电发射天线。

首先选取间距大于500m的3个导线点，在无参数的状态下安置好仪器，架好基准站，持流动站测量另外2个导线点，得到的数据为当地坐标（BLH）。将当地坐标对应工程坐标输入手簿，经计算求得转换参数（四参数），转化为WGS-84坐标系。

放样前需要输入的数据有路线直曲线要素的起讫桩号、半径、缓和曲线长度等，计算生成放样数据，自动保存在RTK文件的目录下。手簿程序有检核功能，若输入数据错误，手簿桌面上会有文字提示。放样时，需要从放样点库中提取所需段落，选中放样点。确定一台流动站放样中桩，选择一个桩号后，GPSRTK马上会提示目前位置距桩号位置距离及方向。实箭头方向与虚箭头方向重合时，表明行走的路线正确；如当前位置距离桩号位置小于先设置好的精度响应范围时（如50cm），仪器会发出“嘀滴”声。从GPSPTK看出当前位置与桩号位置的前后、左右或东西、南北的距离为零时，表明放样成功，即可钉桩。然后按下一个点，实行下一个点的放样。

以此类推。所有测量数据（桩号、高程、桩位、坐标）也可以用CAD或文本文件的形式导出。用另一台流动站按照数据采集模式采集整桩、加桩和横断面地形变化点的三维坐标。

4.3内业成图

将RTK与计算机进行连接，将数据导入到计算机，并转换为CASS绘图格式数据。在CASS中绘制供水管线的横断面图和纵断面图。

五、结束语

通过上文对浅谈GPSRTK技术在输水管线测量中应用的详细介绍，相信大家对浅谈GPSRTK技术在输水管线测量中应用都有了一定的了解。在目前工程测量的领域中已经开始广泛应用到GPSRTK技术，该种技术具有高精度高、高效率、低成本、操作简便、观测时间短、定位稳定等诸多优点，可以更好的满足工程测量的相关要求。相信GPSRTK技术在输水管线测量中的应用也会越来越广泛。

参考文献：

[1]李翔.GPS-RTK技术在工程测量中的应用[J].甘肃水利水电技术，2010，46（4）：39-42.

[2]令狐义强.GPS-RTK技术在城市地籍测量中的应用[J].测绘与空间地理信息，2011，34（3）：108-109.