地下管线测量中网络RTK技术的应用

黄卫洪　楼荣

摘要：随着经济和科技的不断发展，越来越多的科学技术应用在地下管线测量中。RTK技术是一种新型的定位技术，具有操作简单、平面定位精度高、直观、自动化程度高等优点，在地下管线测量中有十分广泛的应用。文章重点分析了地下管线测量中网络RTK技术的应用。

关键词：地下管线；管线测量；RTK技术；动态定位技术；测量人员；测量效率

中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0050-02

随着经济的快速发展，我国的城市化建设步伐越来越快，城市原有的地下管线已经不能满足人们生活及生产的需求，因此，需要加大地下管线的建设力度。在进行地下管线测量过程中，如果采用一般的GPS静态测量，虽然有很高的精度，但其工作效率很低，并且在外业测量过程中不能实时了解定位精度，如果测量完成后，发现精度不合理，还需要重新测量，而采用RTK技术能实时了解定位精度，全面掌握观测的质量，极大地提高了作业人员的工作效率，本文就地下管线测量中网络RTK技术的应用进行分析。

1 RTK技术的基本原理

RTK定位技术是一种基于载波相位观测值的动态定位技术，它能够实时提供观测站点在相应坐标系中的三维定位情况，其精度能达到cm级。在RTK模式下，基准站通过数据链将观测到的数据和观测站的坐标信息输送到流动站中，流动站在接收基准站信息的同时，也会采集GPS观测数据，然后在系统内进行数据处理，得出cm级的定位结果。流动站可以是运动状态，也可以是静止状态，基准站和流动站的接收机能同时测量GPS卫星导航定位信号，通过比较基准站接收机测得的三维位置信息与该测量点已知的数据，得出GPS定位数据的修正值，从而修正动态接收机测得的实时位置，获得更加精准的动态用户位置。

2 RTK技术的组成及优点

2.1 RTK系统的组成

基准站主要由用于接收GPS卫星信号的GPS接收机及天线，用于手机通讯、电台、发射天线等发射基站无线电信号的无线电传输设备，用于设置发射电台、基准站基本参数的电子手薄等几部分组成；流动站主要由用于接收GPS信号的GPS接收机及天线、用于接收基站发射无线电信号的无线电接收电台及天线、用于设置接收电台、流动站基本参数的电子手簿等几部分组成。

2.2 RTK技术的优点

应用RTK技术各观测站之间不需要进行通视，能极大地减少测量的时间，降低测量成本；RTK技术的定位精度很高，有效作业距离比较短，并且能实时监视定位精度；RTK技术能全天候工作，不会受到天气等自然因素的影响；RTK系统操作十分简单，自动化程度很高，并且接收机的体积比较小，重量也比较轻，在进行外业测量时，能极大地减轻测量工作人员的劳动强度；RTK技术的观测时间很短，随着系统的不断完善，在采集数据时，只需要几秒钟就能将一个测量点测量出来。RTK技术以不受通视限制、高精度、速度快、全无缺等优点，受到越来越多的测量用户的喜爱。

3 RTK技术在地下管线测量的应用实例

3.1 工程概况

以某城市地下管线探测为例，分析了RTK技术在地下管线测量中的应用。该探测区域地势比较平坦，道路相对宽敞，道路两侧的高层建筑不太多，两侧大部分是空地，部分道路与建筑物之间有树木，但不影响视空，对RTK作业不会产生大的影响。在本次地下管线测量过程中工作量大、时间比较紧，一般的测量方法很难在规定时间内完成测量任务，根据实际情况，测量单位决定采用网络RTK技术配合全站仪完成测量任务。

3.2 参数转换

在本次测量中需要采用WGS-54、WGS-84及其他独立坐标系，而GPS采用的是WGS-84坐标系，因此，在测量过程中，需要进行坐标系转换。采用网络RTK测量地下管线时，常使用坐标校正法、4参数法、7参数法进行坐标转换，在本次测量中，采用坐标校正法。在测量区中取5个已知控制点，用网络RTK移动站，在不运用任何校正参数的情况下，接入CORS参考站中进行测量，获取固定解，并记录这5个点的WGS-84坐标，然后利用RTK电子手薄提供的已知点坐标与WGS-84坐标进行校正，求出转换参数，确保各点的残差分量在0～3cm之间。

3.3 外业测量

地下管线点的测量采用网络RTK技术瞬间获得管线点的三维坐标，观测采样率为3s，测量历元素不能低于5，为保证定位瞬间，GPS接收机处于稳定状态，需要在测量过程中设置强制对中杆。网络RTK技术测量的管线点坐标，点位坐标要符合相关管线点精度要求。

3.4 图根点测量

在进行图根点测量时，为确保图根点的精度符合相关规定，需要对同一个观测点测量两次，然后取平均值，在测量过程中要保证两次测量误差在0～3cm之间。在测量过程中，如果出现点位失锁的现象，要重新测量，直到得到固定解位置。在本次测量中，有部分控制点周围的障碍物比较多，信号不太好，坐标解不太好算，可以将接收机移到附近得到的固定解，然后缓慢移到接收机至相应点位进行测量。

3.5 精度分析

为检测网络RTK技术的测量精度和稳定性，在本次测量中，使用测角精度为2s，测距精度为±2mm+2ppm的全站仪对部分相邻图根点距离及管线点的坐标进行重新测量检验。经过检测发现点位误差最大在6.5cm、最大高程误差为6.8cm，点位中误差为±2.51cm，高程中误差为±2.64cm，高程测量结果的精度小于5cm，符合相关规定；边长误差最大为-1.8cm，边长相对误差为1/11772，边长中误差为±0.94cm，得出平面测量结果精度符合相关规范。

3.6 注意事项

在进行地下管线测量时，要注意RTK技术的基础是GPS定位技术，因此，必须保证对GPS卫星进行动态跟踪，同时要保证跟踪的卫星数目符合相关要求，在测量过程中，要尽量将测量点设置在开阔的地区或者地势比较高的地区。RTK比静态GPS的误差要多，如数据链接传输误差等，因此，为保证测量的可靠性和精确性，需要对RTK测量结果进行验证。在测量过程中，必须注意电台信号的接收情况，防止采集到不准确的测量数据，造成测量结果精度不高。由于RTK测量精度、稳定性都没有全站仪高，并且RTK容易受卫星情况、数据链传输情况等的影响，因此，在进行测量时，要多设置几个控制点，用作检核RTK测量成果。在搬运、使用RTK系统时，要注意保护好各个部件，避免发生碰撞的现象，这样不仅能延长仪器的使用寿命，还能为测量精度提供保障。

4 结语

RTK技术具有定位精度高、实时提供三维坐标、观测时间短、操作简单等优点，将RTK技术应用在地下管线测量中，能极大地减轻测量人员的劳动强度，提高测量效率。在进行地下管线测量时，测量单位要根据实际情况，合理地应用RTK技术，从而为测量结果的可靠性提供保障。

参考文献

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作者简介：黄卫洪（1971-），男，江西南昌人，江西省地矿测绘院助理工程师，研究方向：测绘工程。