GPS RTK技术在天然气管线测量中的应用

焦正华

摘要：GPS RTK测量技术以其测量精度高、选点灵活、测站间无需通视、操作简单等特点赢得了众多测量人的青睐，这种技术在天然气管线勘测、施工等方面都有广阔的应用前景，值得推广。本文结合自己的工作经验，阐述了GPS RTK测量技术的基本原理，探讨了GPS RTK技术在天然气管线测量中的应用。

关键词：GPS RTK技术；天然气管线测量

1.引言

GPS RTK测量技术是一种实时动态差分技术，其在天然气管线建设中的应用，对天然气管线的勘测和施工作业方法产生了革命性的变革，极大地提高了勘测精度和工作效率。本文探讨了GPS RTK测量技术在天然气管线测量中的应用。

2.GPS RTK技术测量的基本原理

基准站上安置的接收机，对所有可见GPS卫星进行连续观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备（也称数据链），实时地发送给用户观测站（流动站）；在用户观测站上的GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算并显示用户站的三维坐标及其精度，其定位精度可达1cm～2cm。

3.GPS RTK技术相对于传统测量技术的特点

相对于传统测量技术GPS RTK测量技术具有以下特点：

（1）工作效率较高。在传统的测量过程中控制点的布设需要考虑相互通视，用以定向，但采用GPS RTK测量技术可以避免这种布设控制点的方案，不用考虑控制点通视，仅建立少量的测量控制点，基准站便能够达到高精度的测量效果。

（2）受天气情况影响小。在传统测量过程中薄雾、小雨或傍晚凉快时，会受光线的影响无法进行测量；GPS RTK测量则不会受到天气条件、天气环境的制约。在实际测量中只要相关设备能够接收到GPS信号便能够直接进行测量。

（3）GPS RTK测量技术能够将采集数据清晰地反映给测量工作者，测量者可以根据测量的数据进行有效的调控，避免多测或者漏测。

（4）在实际测量过程中该技术并不需要大量的人力资源，其操作较为简便，基准站可以被多个流动站公用，每个流动站仅需要一位工作人员操作即可，这将大大地降低测量成本。

4.GPS RTK测量技术在天然气管线外业测量中的应用

天然气管线外业测量通常是指在勘测设计、施工放样阶段。以实际工程为例，如：榆济天然气管线工程、江西天然气管网一期工程、中石化天津（LNG）项目等，其特点是线路长、地形地物复杂、测量难度大。管线的线路实际位置的确定，结合实际的地形、地物、村庄、交通、施工以及当地政府部门规划等因素综合考虑。为了正确地确定管线埋设的平面位置和深度，全线线路带状地形图和线路图纵断面图、分输站地形图、阀室地形图是设计时不可缺少的基础资料。

4.1准备工作

测图前，根据线路的控制网数据计算测区范围内WGS84坐标系和工程坐标系之间的转换参数（七参数）。基准站一般架设在控制点附近，架设好基准站后，把七参数输入手薄后，用任意一个控制点校正，另一控制点校对即可。这样保证了整条线路的测图精度一致，不存在图形接边的误差。

4.2线路及纵断面测量

线路的初步选定是在1：50000等小比例尺地形图上确定走向，在实地用手持GPS测定拐点（中桩）坐标，线路实际的情况（是否穿房屋、群坟、电杆等地物）不是很清楚。这就需要我们根据初步确定的线路测量线路两边一定范围内的地形图。根据测量的地形图最终确定天然气线路的位置及周边环境。

线路测图比例尺为1：2000，测量范围为线路两侧各100m。测量前把设计提供的中桩坐标输入手薄，按中桩编号顺序连接，形成多线段形式，测量时根据手薄上线放样功能，能看出测量人员当前在线路的左边还是右边，垂直线路距离多少，还可以显示出已测测量点。图1：RTK测图点位均匀，不会出现重测、漏测的情况。图2：全站仪测图可能会出现漏测、超测等情况，这就造成需要补测或者多做了无用功。

同理用RTK测量纵断面时，可以直接沿着中线测量，避免了局部重复测量，重要部位漏测等情况。

4.3中桩测量

RTK测图时，手薄上可以提示线段的长度，以及当前位置到拐点（中桩）的距离，距离为零时，就可以直接测量拐点（中桩）即可；全站仪测图需要时刻注意拐点的坐标，必要的时候需要点放样，看一看拐点（中桩）的位置。

4.4穿跨越测量

整条线路会穿越一些公路、铁路、河流等，天然气管道的埋设就会变成顶管或定向钻的施工方法。这就需要测量1：500或1：1000大比例尺地形图，以供设计管线的出土位置和入土位置。穿跨越的测量方法和线路测量方法一样。

4.5阀室、分输站测量

分输站、阀室是天然气管道的重要组成部分，测图比例尺为1：500。测量范围：阀室300m×300m、分输站500m×500m。如果坐向正南正北，全站仪、RTK测量都比较方便，我们可以根据四角的坐标来确定是否超测、漏测；如果坐向不是正南正北的话，用全站仪测图就不是很方便了，测量范围不是很直观，可能会出现漏测、超测等情况，RTK测图可以把四角坐标输入手薄，测量时显示出测量范围及已测测量点，可以很清晰的看出哪块测了哪块没测。

4.6交桩

测图完成后，设计会根据所测得地形图，最终确定天然气管道的位置。等施工队进场后，需要把最终确定的天然气管网的拐点（中桩），现场放样给施工队实地在什么位置，并且做好标记方便管道开挖。

用全站仪交桩：需要拐点（中桩）周围必须要有控制点，控制点远的话一是支站不方便，再一个就是精度会差。

用RTK交桩：一般把基站架设在管线起始点7km～8km处，校正方法同测图方法一样，两个移动站可以同时向两侧交桩，控制点不要求通视，中午休息的时候，把基站收掉，下午开始的时候再往前面架设。这样省时省力，精度和测图精度一致。

如果两个拐点（中桩）间隔较远，需要中间加密桩的时候，RTK手薄上可以显示出中线的位置，直接到中线上测量点做标记即可。

5.总结

综上所述，在天然气管线外业测量中GPS RTK已经成为了重要的测量工具。由于GPS RTK技术具备了工作效率较高、测量精度高的特点，同时也不会受到外界环境干扰，操作也较为简便，在实施过程中并不需要大量的人力资源，相对于传统测量技术表现出了较大的優势。随着该技术的飞速发展和普及，以及相关技术的应用，GPS RTK定位技术将在天然气管线工程建设的各个环节得到更加广泛的应用。