RTK在自來水管線規劃設計中的應用

翟梓瑋

（東莞市東江自來水有限公司 廣東東莞 523000）

摘要：目前，全國水資源分布不均，如果過度開采地下水，地下水位大幅下降、地表植被破壞、生態環境惡化，人們生產生活和生命財產必然遭到威脅。為更好地充分利用地表水、海水等替代水源，建立統一的用水管理措施，GPSRTK技術在供水管線工程地形測量、縱橫斷面測量應用中顯示了其靈活性和便利性。

關鍵詞：GPSRTK；供水管線；測量；優勢

1GPSRTK工作基本原理

1.1RTK測量原理

RTK技術的工作原理為：由基準站的GPS接收機通過數據鏈將其觀測值及測站信息發給流動站GPS接收機。流動站GPS根據基準站的數據，進行差分處理，得到基準站和流動站的坐標差ΔXΔYΔZ；進而通過基準站坐標得到流動站每個點WGS-84坐標，通過坐標轉換得到每個點的平面坐標XY和高程坐標H。

1.2RTK使用時的注意事項

基準站位置選擇按照以下要求進行：

◇在地勢較高且比較空曠開闊地帶。

◇遠離大功率無線電發射臺、變電站、高壓線等無線電干擾源，防止其電磁干擾。

◇遠離大面積水域，防止GPS信號的多路徑效應影響。

◇為提高RTK作業效率，基準站站點應選在交通便利，便于基準站的安置及回收。

◇如果采用在測區手動計算轉換參數時，須保證已知點坐標成果的準確性，參與坐標轉換的已知點應在3個以上，且覆蓋整個測區且分布要均勻，不同測區的相鄰區域須有檢核。流動站應滿足以下要求：

◇在圖根點測量時，距離基站距離不大于5km，每個圖根點應進行統一參考站或不同參考站下的獨立測量2次，較差滿足相應規范的要求。

◇在地形點測量時，距離基站距離不大于10km，水域測量時不大于15km。

◇流動站的參數設置與基準站保持一致。

◇RTK碎部點測量平面坐標轉換殘差，高程擬合殘差滿足相關規范要求。

1.3RTK在地下管線測量中的優劣分析

（1）優勢方面

1）GPSRTK可以全天候作業，不受視線影響。測區范圍內路邊綠化多為灌木，通視條件較差，GPSRTK可以無需通視遠距離測量，明顯提高效率。

2）使用GPSRTK可以在D級GPS點的基礎上直接進行地下管線點數據采集，減少了全站儀數據采集中的導線、圖根控制測量環節，節省了大量的人力物力。

3）使用GPSRTK測量點位精度分布均勻，每個點的誤差均是隨機產生的，不像傳統測量那樣產生誤差累積，精度較高，成果可靠，能滿足5城市地下管線探測技術規程6要求。

（2）劣勢方面

1）GPSRTK測量對測區環境有一定的要求，復雜地形條件下，容易造成衛星信號失鎖，無線電信號通訊困難。電磁波輻射源、大面積水域等因素可能影響RTK測量效果。

2）移動站離開基準站的最大距離稱作RTK的作業半徑，隨著作業半徑的增大，GPSRTK精度及穩定性降低。

3）PDOP值對GPSRTK的測量精度及穩定性有一定的影響，PDOP值過大將會導致儀器不能正常工作。

4）GPSRTK測量成果容易產生粗差，在實際應用中應該測量兩次，取平均值使用，以保證成果的可靠性。

2.案例應用分析

2.1GPSRTK技術在供水管線地形測量中的應用

根據甲方和設計要求，在平坦地區地形圖測量寬度為管線左右50m；高速段管線地形圖一端測至高速坡肩；另一端測至管線外50m。因供水工程的帶狀特色，不能像城市測繪一樣分幅、分區或分街道測量，只能以供水管線為中心按照甲方和設計的要求寬度施測。綜合各種因素，本次測圖方法采用南方靈銳S86RTK一體化按照設計要求沿管線測量帶狀圖。

（1）本工程GPS控制測量采用已有控制點7個，聯測15個E級GPS控制點，40個同步環，4個異步環，網形布設為大地四邊形邊連接形式。約束平差后整個測區的轉換參數（七參數）為：Dx平移（m）：120.117；Dy平移（m）：323.170；Dz平移（m）：17.819；Rx旋轉（s）：-5.116128；Ry旋轉（s）：2.679843；Rz旋轉（s）：-4.433408；SF尺度（ppm）：-10.602131。采用GPSRTK施測地形圖，可以利用控制測量中的轉換參數，有效保證測區內平面和高程精度。

（2）供水管線線路距離村莊較遠，參照物較少，采用傳統測量很難控制施測寬度。而采用GPSRTK測量時，只需要在手薄內輸入設計線路的轉點坐標和里程，按照設計規定的線路施測，可以有效控制施測范圍，且隨時了解工作進度，既省工又省時。

（3）如果采用傳統的全站儀施測地形圖，則必須在首級控制網上加密圖根點。本工程除幾條主要公路和唐曹高速公路外，測區內多為鹽池、魚池、輸水和排水溝，圖根點只能選擇布設在公路和高速公路上。受公路和高速公路車輛行駛震動影響，施測地形圖時圖根點精度不能得到保證，地形碎部點也會受到影響，使用全站儀施測地形圖，測量范圍受到限制。而采用GPSRTK施測，可以避開車輛行駛震動等影響因素，在5km半徑范圍內精度可達到厘米級，保證一次架站就可以完成半天的工作任務。

2.2GPSRTK技術在供水管線縱橫斷面測量中的應用

（1）縱斷面測量

水利規劃設計研究院采用傳統的管線縱斷面測量與四等水準精度測量同時進行。使用兩臺NA2型水準儀變換儀器高的方法觀測全程管線百米樁，采用手工記錄的方式在水準記錄本上記錄縱斷點。其中后視和前視為轉點，間視為施測的縱斷點。本工程首次采用了GPSRTK和傳統測量互補的方法施測縱斷面，驗證了GPSRTK施測縱斷面精度滿足設計要求，同時體現了GPSRTK測量優勢。

①采用水準觀測均需在標尺分劃線成像清晰而穩定時進行。當出現下列情況時不能進行觀測：在日出后與日落前30min內；標尺分劃線的影像跳動而難于照準時；氣溫突變時；風力太大而使標尺與儀器不能穩定時。而采用GPSRTK施測，自由度高，受各種外在因素影響較少，工作效率高。

②傳統縱斷面測量需要配備一人采用南方靈銳S86RTK移動站，通過線路放線方式每100m打一木樁，作為后視和前視轉點；同時配備2人觀測儀器，2人記錄，3個人跑尺才能完成管線縱斷面測量。而采用GPSRTK測量只需一人操作，在電子手簿上記錄地形點屬性即可，在提高效率的同時避免了人力和資源浪費。

③縱斷點（間視）不參與水準平差，它的正確與否觀測、記錄和豎尺人員的認真和細心是密不可分的。而采用GPSRTK測量受人為因素影響較少，每個縱斷點精度是隨機分布的，不會受到連帶影響。

（2）橫斷面測量

水利規劃設計研究院傳統的管線橫斷面測量采用經緯儀觀測，橫斷記錄本手工記錄橫斷點數據。根據技術設計要求，每100m施測一個與管線相垂直的橫斷面。在平坦地區橫斷面寬度為管線左右50m；高速段管線橫斷面一端測至高速坡肩，另一端測至管線外50m。如有特殊需要，橫斷面寬度適當增加或減少。為了工程進度，在滿足設計要求的前提下，采用經緯儀和南方靈銳S86RTK一體化相互結合的方法施測橫斷面。GPSRTK施測橫斷面，除了具有施測縱斷面的優勢，還可以精確定位橫斷面方向和寬度，保證了土方量計算的準確性。

結語

利用GPSRTK技術測量精度高，可以達到厘米級精度，且不累計傳遞誤差，觀測時間短并可實時提供三維坐標，完全可以滿足地下管線點測量精度，同時，操作簡單方便，可以極大提高工作效率，從而節約了時間，提高了經濟效率。

參考文獻：

[1]向云飛，余代俊，何祖建.RTKGSM模式和CORS結合在污水管線測量應用[J].測繪工程，2016，06：51-55.

[2]王歷明，尚飛艷，郭俊強，龔真春，李國營.利用GPS-RTK測量作業應注意事項及措施[J].甘肅科技，2016，09：38-40.

[3]胡曉東.壽光市排水規劃地形圖測繪和排水管線普查項目方案設計[J].城鎮供水，2016，05：83-87+50.

[4]孫銘，熊俊楠，李江，彭超，劉姍，徐芳.基于網絡RTK的長輸油氣管道測量方法研究與實踐[J].礦山測量，2016，06：6-9+27.

[5]趙喜亮，蘇宗躍.GPSRTK測量高程精度探討[J].世界有色金屬，2016，24：45-46.