RTK技术在城市地下管线测量中的应用

蔡少辉 徐凤喜 王保国

（1 中国核工业二一六大队 新疆乌鲁木齐 830011；2 江西省基础测绘院 江西南昌 330001；3 南昌市测绘勘察研究院 江西南昌 330038）

1 引言

地下管线探测，是一门集几种学科于一身的应用技术科学。它涉及物理学、地球物理学、工程测量、计算机技术，及有关的市政、规划和各类工业工程系统等学科。地下管线普查技术，主要包括三大部分：一是地下管线探测，即把地下管线的空间分布投影到地面上；二是地下管线测绘，对这些投影的坐标赋值；三是将各地下管线的坐标（X，Y，Z）、用途、几何尺寸、材质等参数输入相关的计算机成图系统或数据库，满足各类用户使用。

2 地下管线测绘现状

良好的基础设施和完善的城市功能所得到的良好的投资环境，是加快经济发展加速现代化进程的保障。随着城市的发展速度越来越快，负载也越来越重，对地下管线的依赖性就越来越大，而地下管线也就越铺越密，越铺越远。现状资料不全，旧的和新的管线竣工资料由于未经过严格的实施三维座标的竣工测量，可信度差。竣工资料按时归档措施乏力，以致许多竣工资料失落，这一系列的原因，造成事故频发，损失严重，停电、停水、停气、通讯中断情况事故经常发生。这样不仅造成经济损失，也更给人民的生活带来困难。

3 RTK 技术在地下管线探测中的应用

随着科学技术的飞速发展，特别是电子计算机技术、微电子技术、激光技术、空间技术等新技术发展与应用，以及测绘、探查技术本身的进步，为城市地下管线探测提供新的方法和手段，尤其是GPS 技术的应用，对推动和加速城市地下管线探测普查工作具积极的意义。

3.1 RTK 的基本原理

(1)RTK 定位技术：就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK 作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站，流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS 观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，基准站和流动站的接收机同时测量来自相同GPS 卫星的导航定位信号，基准站接收机所测得的三维位置与该点已知值进行比较，就可以获得GPS 定位数据的改正值，据此来改正动态接收机所测得的实时位置。此时多项误差得到抵消，可以得到更为精确的动态用户位置。

(2)RTK 的关键技术：初始整周模糊度的快速解算和数据链传输的高可靠性和强抗干扰性。整周模糊度的解算一方面依赖于GPS 接收机对GPS 卫星的连续跟踪，并保证跟踪的数目（一般不少于四颗）；另一方面要求接收机对外界的强抗干扰性，避免由于多路径效应引起的测量误差，这就对GPS 接收机提出了较高的要求。要使RTK 连续快速地获得固定解，就必须使RTK 流动站连续、可靠、快速的接收到基准站发来的数据链信号，数据链传输的高可靠性和强抗干扰性主要受地形地势的影响。因此，为了接收到基准站播发的电磁波信号，要求基准站和流动站之间的天线必须满足“电磁波通视”——即电磁波能从基准站通过直射、绕射和反射等传播方式有效地到达流动站。

3.2 RTK 的组成

准站的组成：GPS 接收机及其天线，用于接收GPS 卫星信号；无线电传输设备，包括电台、手机通讯模块及发射天线，用于发射基站无线电信号；电子手簿，用于设置基准站和电台的各项参数。

流动站的组成：GPS 接收机及其天线：用于接收GPS 卫星信号；无线电接收电台及其天线，用于接收基站电台发射的无线电信号；电子手簿，用于设置流动站和接受电台的各项参数，通过手簿进行各项测量工作的操作。

3.3 RTK 技术的优点

(1)观测站之间无需通视，这样就可以减少测量工作的时间与经费，同时也使地形点位的选择变的更为灵活。(2)定位精度高，作业有效距离远。(3)全天候作业，一般不受天气状况的影响。它既能立即得知测量结果、又能实时监视定位精度。(4)操作简便，其自动化程度高。在测绘定位中主要的工作是安装并开关机，量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。有的已达“傻瓜化”程度；接收机的体积越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度，使野外工作变的轻松愉快。(5)观测时间短，随着系统的不断完善，在数据采集中就已经达到了几秒中就可以测定一个点位的程度。

由于RTK 技术以其快速、优质、全无缺、不受通视条件约束等优点，越来越受到测量用户的青睐，是建立地下管线测量控制网最佳技术设备和最经济的技术方法。当地下管线测量遇到起始点稀少，布设导线超长或被联测的高及点不通视等情况下，采用RTK 定位测量，将得到事半功倍的效果。

3.4 RTK 技术在管线测量中局限性

(1)RTK 的基础是GPS 定位技术，这就要保证对GPS 卫星的连续跟踪以及跟踪卫星的数目必须满足要求，在工作时应把测量控制点选在地势较高的区域或是开阔的场地；(2)RTK 确定整周模糊度的可靠性最高为95%，RTK 比静态GPS 还多出一些误差因素——如数据链传输误差等。为了保证可靠性和精确性，采用已知点校核法或是重测比较法对RTK 的测量结果进行比较验证；(3) 使用中必须时时注意电台信号的接收情况，以免发生测量数据的不正确采集，生成精度不高的测量成果；(4)RTK 测量的精度和稳定性都不及全站仪，特别是稳定性方面，主要是RTK 较容易受卫星状况、天气状况、数据链传输状况影响的缘故，在工作中，要多布设一些控制点，作为RTK 测量成果的检核点；(5) 在使用和搬运过程中，应保护好RTK 系统的各个部件，以确保产生准确无误的测量数据和仪器的长期使用。

4 结论

通过RTK 测量技术在实际测量中的应用，可以得知它具有以下两点优势：

(1)RTK 技术在管线测量中应用越来越广泛，通过RTK 技术定位精度高、误差不累积、观测时间短、操作灵活方便，而且能实时提供测量点的三维坐标，在生产过程中大大地提高了生产效率、减轻了测量人员的劳动强度。

(2)随着GPS 技术的飞速进步和应用普及，它在城市测量中的作用已越来越重要。当前，利用多基站网络RTK 技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统CORS 已成为城市GPS 应用的发展热点之一；随着CORS 系统的发展，RTK 技术也更加成熟，其应用前景会更加广阔。

[1]全球定位系统（GPS）测量规范GB 18314－2001.[S].国家技术监督局.

[2]徐绍铨，等.GPS 测量原理及应用[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1009.

[3]城市测量规范CJJ8－99.[S].国家技术督局.

[4]城市地下管线探测技术规程CJJ61－2003.[S].国家技术督局.