RTK技术在管道勘界中的应用

尹建文

【摘要】本文通过实际工作介绍了RTK测量技术在管道数字化勘界管理中的应用及优点。

【关键词】RTK技术 管线勘界 应用

1、引 言

为了便于管道的管理和维护，管道勘界的数字化和信息化成为了重要的技术手段；而管道勘界的测量定位以及管道勘界信息的数字化对管道数字化系统的可靠性起着关键的作用。随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展， RTK测量技术应用于管道勘界数字化管理当中，因其精度高、实时性和高效性强，成为最先进的技术设备和最经济的技术方法，在很大程度上提高了工作质量和效率。对于管道图形测量、管道定位和管道施工放样等方面，获取大量的地形、管道附属设备等定位坐标数据，在完善管道基础信息资料方面可以收到显著的成效。本文通过吐哈联合站—鄯善县城等8条输油输气管线的勘界，详细介绍了RTK测量技术在管道数字化勘界管理中的应用及优点。

2、RTK基本原理和应用范围

RTK（Real Time Kinematic）测量技术即实时动态测量技术，是以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。常规的GPS测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分（Real - time kinematic）方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出現为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。

高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，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；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，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，则流动站可随时给出厘米级定位结果。

3、RTK测量的特点

与传统测量学及GPS常规测量相比，RTK 测量主要有以下特点：（1）定位精度高：RTK测量标称精度可达到为：1cm + 1ppm（平面），2cm + 1ppm（高程）。（2） 快速提供三维坐标：RTK通过实时处理能在2s内即可测得三维坐标。（3） 作用距离远：作业半径能达到15km，从理论上一次管道测量作业线路长度可以达到30km，适合长输管道野外测量作业线路较长的实际特点。如采用1+2配置，即一台基站，两台移动站，两个测量小组可以同时施测，适应了长输管道多机组同时作业的施工生产组织模式。（4） 操作简便、一体化便携式。（5）测站之间无需通视，是相互独立的观测值，不存在误差积累传播。

4、RTK技术在数字化管道勘界中的应用

4.1. 勘界任务：（1）勘定吐哈联合站—鄯善县城管线全线及附属设施等8条输油输气管线的权属界线；（2）权属界线图的编绘；（3）计算界址点坐标和用地面积；（4）勘测定界技术报告书的编写；（5）《吐哈联合站—鄯善县城等8条输油输气管线土地权属勘测定界资料汇编》；（6）填写土勘界证。

4.2测区概况

吐哈联合站—鄯善县城等8条输油输气管线分布于鄯善县火车站镇、七克台镇、县城、连木沁镇等。管线地理位置在东径90°00?到90°30?，北纬40°00?至42°00?之间，线路全长约78公里。测区大部分地段处于极端干旱的典型地区，降水极少，高温干燥，春季常有大风，大风来时，飞沙走石，这些都会给外业勘测带来困难。

4.3 GPS测量作业要求： （1）观测组必须安规定的时间进行作业，同步观测同一组卫星。（2）经检查测站上电源电缆和天线等各项联结无误，且接收机预置状态正确时，方能启动接收机进行观测。（3）接收机开始接收数据后，观测员可使用专用功能键和选菜单，查看测站信息、接受卫星数量、卫星号、各通道信噪比、相位测量残差、实时定位的结果及其变化和存储介值记录情况等。

4.4 RTK在管道勘界图形测量中的应用

利用RTK快速定位和实时得到坐标结果的特点，在一定的测量环境中可以进行地形的碎部测量。地形点的测量可以在数据采集（Data Collection）的功能下进行，也可以根据现场地形的实际情况进行测量设定，在测量管道中心线时可以设定按距离进行采集，距离可以人为设定；在匀速运动测量的过程中，可以设定按时间采集，时间间隔也可人为设定。采集完的地形点坐标经过成图处理，生成数字化管道地形图。地形点的采集可以单人作业，极大地节约了人力和时间。

5、RTK在管道勘界图形测量中的应用优点

5.1 促进管道图形的数字化管理和使用

管道图形的数字化应用，对原始作业手段在很大程度上有着冲击作用。传统的管道测量和维护，它最大的弊端就是图形不能统一到国家坐标系中，管线点的位置都是相对的，在GIS等管理系统中无法使用。而利用RTK的测量手段，可以得到每一个测点的三维坐标，可以以数据、图形和位置等不同的表现形式反映到不同的应用环境中，为各种人员的使用和管理提供方便。

5.2 前沿科技RTK技术应用

应用RTK技术进行定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（如伪距或相位观测值）及已知数据 （如基准站点坐标）实时传输给流动站GPS接收机，流动站快速求解整周模糊度，在观测到四颗卫星后，可以实时地求解出厘米级的流动站动态位置。RTK在数字化管道勘界上的应用，使得代表着当今尖端科学水平“3S”（GPS、GIS、RS）技术得以在行业实际应用实现突破。借助先进的科技成果使以工程技术为主的管理水平上了一个新台阶。而“3S”技术在21世纪涉及到工程技术行业，越来越显示出其优越性和先进性。因此，随着数字化管道的扩大应用和其不断与GIS的紧密结合，必将对管道的现代化管理产生深刻的影响。

6、结束语

土地勘测定界测量是实地划定用地范围的过程，一些常规的测量手段已经不能适应现代化的发展应用，“土地”的重要性日益突出，而且为实施建设项目用地管理工作科学化、制度化、规范化，加强地籍管理，保障土地所有者和使用者的合法权益，根据国土资源部制定的《建设用地审查报批管理办法》和自治区国土资源局有关勘界文件，管线的勘界要求日益规范化，RTK测量技术应用于管道数字化勘界管理当中，因其精度高、实时性和高效性强，成为最先进的技术设备和最经济的技术方法，在很大程度上提高了工作质量和高效率。将RTK技术应用于数字化管道勘界管理中，在完善管道设计、对管道施工、测量定位、界桩定位等方面起到了巨大的推动作用，提高了管理勘界的作业效率和工作质量，为管道勘界的数字化建设和管理起到了积极的推动作用。

参考文献

[1] 杜海平 詹长根 李兴林《现代地籍测量理论语实践》 海天出版社： 1999年5月

[2] 孙家柄 《遥感原理与应用》 武汉大学出版社：2003年2月