GPS RTK技術在天然氣管線測量中的應用

景建峰 邸文強

關鍵詞：GPS RTK技術;天然氣管線測量;應用

0 引言

GPS RTK測量技術以其測量精度高、選點靈活、測站間無需通視、操作簡單等特點贏得了眾多測量人的青睞，這種技術在天然氣管線勘測、施工等方面都有廣闊的應用前景，值得推廣。本文結合自己的工作經驗，系統闡述了GPS RTK測量技術的基本原理，探討了GPS RTK技術在天然氣管線測量中的應用。定位技術是GPS測量技術發展的一個新突破，基于GPS-RTK測量技術的基本原理和優點，GPS RTK技術在城鎮燃氣管網建立，燃氣長輸管線乃至建立城市智慧管網領域得以廣泛應用。

1 GPS RTK測量技術的基本原理和優點

1.1 GPS 技術的測量工作原理

從本質上來說，GPS 系統屬于一種導航系統。通過對已知區域衛星與接收機之間的距離進行測量，再利用其他相關衛星數據，從而準確推算出用戶接收機的位置，這就是GPS技術工作原理。GPSRTK技術是在GPS技術上發展起來的，屬于一種動態實時測量技術，該技術能夠提供給測量人員測量站點的實時三維坐標定位數據，具有較高測量精度，基本可達厘米級。利用GPSRTK技術進行工程控制測量時，需要使用到2臺及以上GPS接收機對信號進行同時接收，其中1臺接收機作基準站，需要在已知區域點進行放置，其他接收機則屬于流動站，對未知坐標數據進行測量。基準站測算出所在位置的坐標，再將數據向流動站傳送，而流動站的無線設備起到數據接收功能，利用相對定位原理對流動站實際三維坐標進行準確計算。

1.2 RTK 技術基本原理概述

RTK技術作為新型動態定位技術，基礎為載波相位觀測值，能將坐標系統中觀測站點的三維定位情況實時提供出來，具有較高的精度標準。通過RTK技術的運用，借助于數據鏈向流動站中傳送觀測獲取到的數據以及觀測站的坐標信息，流動站除了對這些基準站信息進行接收之外，還需要對GPS觀測數據進行采集，之后通過科學的數據處理，獲取一定精度的定位結果。流動站運動狀態、靜止狀態均可，GPS衛星導航定位信號能夠被基準站、流動站的接收機所同時測量，結合測量點已經獲取到的數據，對比基準站接收機測得的三維位置信息，就可以將GPS定位數據修正值獲取到，以便對動態接收機測得的實時位置科學修正，提升動態用戶位置的精確度。

2 GPS RTK技術相對于傳統測量技術的特點

相對于傳統測量技術GPS RTK測量技術具有以下特點：

①工作效率較高。在傳統的測量過程中控制點的布設需要考慮相互通視，用以定向，但采用GPS RTK測量技術可以避免這種布設控制點的方案，不用考慮控制點通視，僅建立少量的測量控制點，基準站便能夠達到高精度的測量效果;②受天氣情況影響小。在傳統測量過程中薄霧、小雨或傍晚天黑時，會受光線的影響無法進行測量;GPSRTK測量則不會受到天氣條件、天氣環境的制約。在實際測量中只要相關設備能夠接收到GPS信號便能夠直接進行測量;③GPS RTK測量技術能夠將采集數據清晰地反映給測量工作者，測量者可以根據測量的數據進行有效的調控，避免多測或者漏測;④在實際測量過程中該技術并不需要大量的人力資源，其操作較為簡便，基準站可以被多個流動站公用，每個流動站僅需要一位工作人員操作即可，這將大大地降低測量成本。

3 GPS RTK測量技術在天然氣管線外業測量中的應用

3.1 靜態 GPS 控制測量作業分析

3.1.1 合理選擇 GPS 控制測量時間段

通常來說，長輸管線工程由于線路長，地形起伏較大，地貌地質條件復雜。因此在進行工程測量時，必須對 GPS 控制測量時間段進行合理選擇，以此確保測量數據的準確性、可靠性和完整性。在選擇GPS 控制測量時間段時，測量人員應當對天氣預報、衛星可見預報等進行分析。

3.1.2 架設基準站

GPS 控制測量效果直接受到基準站架設位置影響，在選擇和確定基準站架設位置時，不僅要對 GPS靜態觀測要求進行滿足，還要盡可能設置地形開闊、地勢較高處，為電臺發射提供便利。同時，為保證靜態 GPS 控制測量精度，通常需要在各測量段的中間部位來架設接收機。已知坐標和未知坐標上都可架設接收機。在長輸管線工程控制測量工作中，測量人員必須嚴格依照設計要求架設基準站，以免影響控制測量效果。

3.1.3 RTK 控制測量作業分析

在長輸管線工程控制測量過程中，測量人員需要沿線路、按點布設控制網控制點。一級網絡RTK的點對距離需要控制在8km左右，最大不可超出10km;二級單基準站RTK的點對距離需要控制在2～3km。同時需要確保點對之間能夠相互通視，一級平均間距最好控制在500m左右，二級平均間距最好控制在400m左右。此外，相鄰點的最短距離需要超出平均間距一半。

3.2 管線點測量

管線點測量分成兩種情況，當管線點位置開闊時，一般直接采用RTK進行數據采集，當管線點位置不利于RTK測量時，需要用全站儀進行碎部點測量的方法進行采集。使用RTK采集時，為了提高準確性，避免信號的不穩定造成的影響，要求多次測量，且要整周模糊度固定模式。使用全站儀時，在測站上完成對中整平和測量儀器高后，設置測站點，對后視點進行歸零設置并且輸入點的代碼，按照極坐標、盤左半測回的方法測定管線點的斜距、水平角、垂直角。對于每個點位進行逐點測量，由近到遠，再由遠到近，以避免造成點位的遺漏，測距長度一般不超過150m。

3.3圖根點測量

圖根點測量實施過程中，為了促使圖根點精度與相關規定要求所符合，需要連續三次觀測同一個測量點，之后求出平均值;測量實踐中，要嚴格依據0-2cm的標準控制兩三次測量誤差。如果有點位失鎖問題出現于測量過程中，需要及時重新測量，以便對固定解位置準確獲取。研究發現，本次測量任務實施中，部分測量點周圍具有較多的障礙物，影響到信號，不容易算出坐標解，那么就可以向附近移動接收機，獲得固定解，之后向相應點位緩慢移動接收機，開展測量作業。

4 結語

隨著社會經濟不斷發展，城市化進程步伐越來越快。現階段，人們生產生活對能源需求量越來越大。為緩解國內能源緊張局面、對能源不均衡分布進行有效調控，國家大力推進長輸管線工程建設。在天然氣管線外業測量中GPS RTK已經成為了重要的測量工具，GPS RTK技術在燃氣行業測量中有布網方便、測量迅速、精度高等優點，不僅滿足了測量工作的精度，而且大大提高了測量工作的效率。GPS RTK技術不僅適用于天然氣管道測量工程，也適用于公路、鐵路、長輸管道、輸電線路、干渠等線路工程測量，具有廣泛的應用前景。相信不久的將來，GPS RTK技術定會在各行各業的工程建設中得到更好的應用。

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