探析燃气管道工程施工中GPS测量技术的应用

朱政

【摘要】RTK实时动态测量技术因其具有精度高、作业方便、速度快、效率高、实时性强、无需通视等优点，不但越来越成为所有测绘人员不可或缺的测量工具，而且在燃气管道工程测量中也越来越被广泛的应用起来.本文阐述了燃气管道工程测量内容和要求，对GPS测量技术在燃气管道工程测量的应用优势进行了分析。

【关键词】燃气管道工程施工；GPS测量技术；应用优势

一、燃气管道工程施工中测量的内容和要求

燃气管道工程测量主要是对埋地燃气管道的测量，其内容包括定线测量和竣工测量.定线测量主要依据地下燃气管道施工图，将设计的燃气管道平面位置在现场放出，并确定高程控制点点开挖深度.燃气管道工程竣工测量主要在覆土前对燃气管道的起点、终点、坡度变化点、转折点、阀门、三通、直线点（直线段两点距离不大于50m）、管道附属设备等管道节点进行平面和高程测量，出具测量报告和燃气管道测量成果表。

二、GPS-RTK的工作原理

RTK实时动态测量系统，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术中的一个新突破，它改变了传统的测量模式，能够实时提供厘米级定位精度，能够在不通视的条件下远距离传输三维坐标.RTK测量技术是经载波相位测量与数据传输技术相结合的以载波相位测量为依据的实时差分GPS测量技术。

RTK系统主要由基准站接收机、数据链及移动接收机三部分组成，通常是利用2台以上的GPS接收机同时接收卫星信号，其中一台安置在已知点上作为基准点，另一台用来测量未知点坐标称移动站，基准站根据该点的准确坐标可求出其他卫星的距离改正数并将这一改正数发送给移动站，移动站根据距离改正数来改正其定位结果，大大提高了定位精度，从而使实时提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果达到厘米级精度。

RTK系统正常工作必须具备三个条件：第一，基准站和移动站同时接收5颗以上的GPS卫星信号；第二，基准站与移动站同时接收卫星信号和基准站台发出的差分信号；第三，移动站要连续接收GPS卫星信号和基准站发出的差分信号.RTK技术与其他测量模式相比，具有定位精度高、测量自动化、集成化程度高、数据处理能力强、操作简单、使用方便的等特点。

三、GPS测量技术在燃气管道工程施工中应用的优势

3.1直接测出燃气节点的三维坐标

传统测量是用测量仪器进行角度、距离、高差测量并记录、计算、整理得出某一点的坐标，Y，z，也就是测量成果，定线测量也是在实地用仪器将设计坐标通过角度和距离定出.网络RTK定位测量，流动站只需要购置一台动态GPS接收机.流动站由GPS接收机、对中杆、RTK电子手簿组成.接收机是将天线、微处理机、电源、通信模块合为一体的装置，对中杆上部连接接收机，底部与地面测量点接触对中，接收机与RTK电子手簿通过蓝牙无线连接或数据通信线连接.一个人操作一台GPS接收机，读取天线高度并录入电子手簿，对中杆和地面点接触对中，进入SZCORS模式下，通过操作电子手簿完成观测.在一个测区范围外分别在城市控制网3个一级导线点（测区附近）上观测，并将观测的WGS84（美国国防部研究确定的大地坐标系）的坐标与所测地区独立坐标相对应，电子手簿自动换算出两个坐标系的转换参数，将WGS84坐标转换为所测地区坐标，这样用流动站的GPS接收机观测后就直接显示出燃气节点的三維独立坐标.若到另一个测区，重新按上述方法求转换参数，操作比较简便，自动化程度高。

3.2可与GIS配合使用

通常对新的燃气管道工程成果录入GIS系统前，必须对燃气管道工程测量成果进行复核.用网络RTK在SZCORS模式对测量成果实地实时检查，工作量少，效率高，劳动强度低，能较快地完成测量复核.燃气管网接线点、抢修点等管网有变化的地方，直接用流动站观测后，结果储存在电子手簿中，并将管道节点位置和相关属性传输回GIS系统修改相关数据，及时准确完成燃气管道的数据变更。

3.3测量速度快、用时少

无论是定线测量还是竣工测量，采用网络RTK测量方法，在测区直接测出燃气管道工程节点的坐标和高程，比常规测量用全站仪进行施工测量和竣工测量时燃气节点数据的采集速度大幅提高.通常情况下一个燃气特征点测量30S完成数据采集，图根控制测量只需要观测时间大于3arin就可以完成.无论节点的测量还是图根控制测量，只要一个人操作台接收机就可以完成.传统测量需要两位立标杆人员和一位仪器操作员共3个人，操作员在测站操作仪器并和立标杆人配合，平均约2min完成一个燃气节点的测量，完成一个图根控制.网络RTK测量用的时间比采用传统测量方法用的时间少。

3.4工作量少、效率高

网络RTK观测不受天气因素的影响，可以进行全天候作业，一个人用一台接收机就可以完成网络RTK直接测量燃气节点，减少了测区基本控制和图根控制测量，相应减少了工作量；减少在测区周围寻找大量的控制点；其余工作由接收机自动完成，减少了许多工作量和降低劳动强度；传统测量是两人在测点立标杆，另一人在测站操作仪器进行观测，共需要3个人才能完成任务，而网络RTK只需要一个人就可以完成.由于以上原因，原来一个测区的工作需要3d完成，用网络RTK测量通常只需要1d就可以完成任务，燃气管道工程测量效率大幅度提高。

3.5无累计误差

RTK网络覆盖所测地区的全部范围，GPS测量的成果精度均等，而传统测量由整体到局部分级测量，存在累计误差.GPS测量消除了传统测量的误差累计，提高了成果精度，测量精度有保障.以天宝5800GPS接收机为例，其标称水平精度为±（1+1×10D）cm，垂直精度为±（2+1×10D）cm.实际观测时，平面和高程误差在电子手簿实时显示，在平面误差显示为2cm，高程误差为3cm时，就认为观测结果合格，保存数据，观测结束.可以理解为此误差是相对于城市一级导线的，燃气管道工程要求误差通常是相对于图根控制点的，用移动站直接测量燃气管道工程管道节点的坐标和高程，其精度比传统测量的精度高，满足城市测量规范对地下管线测量的精度要求。

3.6可与常规测量配合使用

在用网络RTK进行管线测量时，有时可能卫星信号被建筑物或树等物体遮挡，流动站无法接收到卫星信号，观测无法进行.此时选择在测区开阔信号好的地方，用网络RTK方法建立图根控制点，直接测出图根控制点的坐标和高程，再用传统的测量仪器进行燃气施工与竣工测量。

四、结束语

随着通信和网络技术发展，GPS技术的不断提高，达到工程测量厘米级精度的要求，传统的测量角度、距离、高程的测量方法，正在逐步被GPS定位测量的新技术替代，GPS技术在燃气管道工程测量中开始了广泛的应用。

参考文献：

[1]高成发.GPS[M].人民交通出版社，2001

[2]徐绍铨.GPS测量原理及应用[M].修订版.武汉大学出版社，2000

[3]龚强.关于全球通地理信息系统的思考[J] 测绘科学，2003

[4]王智学.重视地下燃气管道测量确保安全供气[J] 东北测绘 2000