GPS技术在长输管线工程控制测量中的实际应用

薛鹏飞

摘 要：GPS技术是现代化工程控制测量中的重要技术，现阶段GPS技术因定位精度高、测量比较迅速、需要的人力资源比较少等等优点成为很多工程项目控制测量的主要方式。将GPS技术应用在新时期的长输管道工程项目的控制测量不仅能提高施工效率，还能提高施工测量的准确性。近年来随着管道行业的高效发展，尤其是西气东输工程和二线工程扩上大铺设，传统的控制测量技术已不能满足项目的发展需求。GPS技术以其优势，在长输管线的控制测量中发挥着更大的作用，基于此，文章重点研究其在工程控制测量中的具体应用。

关键词：GPS技术；长输管线；控制测量；实际应用

引言

对长输管道工程项目来说，测量控制是非常重要的，但传统的控制测量也就是使用经纬仪以及全站仪等设备控制测量网，这种控制测量方法存在很多的不足，比如：工作量整体很大，工作时间比较长，而且还会受气候和环境因素的影响，还有就是其误差积累也比较明显，因此很难满足现代工程对准确度要求较高的需求。总而言之，用传统控制测量方法进行长输管道工程的测量控制不仅操作困难，而且相应的代价比较高，在这样的时代背景下GPS技术应运而生，这项技术的产生解决了传统控制测量的弊端，在很大程度上使工程项目的测量效率和测量可靠度得到了提升，与此同时还有效降低了工程整体的成本投入。

1 GPS技术的测量工作原理

GPS技术本质上是一种导航系统，其工作原理就是测量已知区域的卫星和用户接收机间的距离，结合依据其他卫星的相关数据对用户接收机的准确位置进行推算。在GPS技术基础上衍生出来的GPS-RTK是一种实时的动态测量技术，它够实时的为测量人员提供测站点的三维坐标定位数据，而且测量精度比较高，一般可达到厘米级。GPS-RTK在工作时会使用两台或两台以上的GPS接收机，同时进行信号的接收，这两台中有一台放置在已知区域点作基准站，另外的一台就是来测量未知坐标，即平常所称的流动站，基准站按照所在位置的坐标算出和卫星之间的距离改正数，然后把数据传送给流动站，流动站用无线设备接收数据，接着按照相对定位原理，计算出流动站的具体三维坐标。

2 GPS技术在工程控制测量中应用的优势和缺点

2.1 GPS技术在工程控制测量中应用的优势

GPS技术的应用优势主要体现在以下几点：第一，测量精度比较高。GPS技术对距离较短的测量，一般情况下测量精度能达到毫米级别，而传统的差分导航仅能达到米或者厘米级别。第二，用途较广泛。GPS技术在各个领域都可以得到应用，对从事测绘的工作人员来说，其早已在工程测绘领域有了很好的应用，其应用范围涉及到大地测量及各种工程控制测量网的建立等等，尤其在工程测量中更是应用广泛，对现代化工程项目的自动控制系统研究而言，GPS技术是其未来的重要应用方向。第三，自动化程度高。应用GPS技术进行工程测量时，仅需一人将天线准确安置好，接着就能自动开始工作了。在测量结束时，同样很方便，只需将电源关掉，接收机就会自动把采集的相关数据传输到数据中心，然后进行自动测量和计算。

2.2 GPS技术的缺点

GPS技术的应用缺点主要体现在以下几点：第一，受卫星的影响较大。随着时间的推移和现代化测量要求的不断提高，GPS技术的卫星组成以及信号强度都无法与当前的实际需要相吻合，在卫星位置对美国比较有利时，世界上部分国家在这一时间段就不能被卫星信号很好的覆盖。第二，会受电离层的影响。电离层的影响也是分时间的，一般白天中午时干扰比较大，此时共用的卫星数相对较少，所以就可能出现无法进行初始化的情况，这种情况下当然也无法进行正常测量。实际经验显示每天中午十二点到十三点之间，RTK测量比较困难。第三，会被数据链传输距离所影响。数据链信号传输中比较容易受到外界环境的干扰，在被干扰后，传输中的信号衰减也比较严重，进而影响外业精度和半径。除此之外，如果RTK的作业半径超过某一特定距离，这时测量结果整体误差就会超限，因此RTK的实际作业半径要比理论半径小，相关部门也都研究证实了这点。

3 GPS技术在长输管线工程控制测量中的实际应用

3.1 工程概况

某长输气管道工程主线地形比较复杂，而且地貌多样，沼泽地多，途中还会穿越一些大型的河流和公路，也就是说输送途中视线遮挡较严重。为满足该工程项目的实际需要，修建了一条长距离的天然气外输管线。管线设计时采用直缝电阻焊接钢管，管道全线总长为八十点五九千米。

3.2 GPS测量控制网的布设

长输管线工程项目的控制测量工作中首先要做的就是控制测量的布设，控制测量主要有平面控制测量以及高程控制测量。其中平面控制测量一半都是使用静态的GPS测量控制网，而对于高程控制测量则是使用GPS高程拟合法与此同时再和国家等级水准点进行联合测量，以此确保测量精度。在GPS的测量控制网布设中，要按照《长距离输油输气管道测量规范》进行测量控制点的布设，对线路起点、终点以及长度大于三十千米的点都要和国家控制点进行联测，并采取一定的措施防治长度变形。布设时应注意以下要求：第一，导线起闭点的GPS必须要成对出现；第二，布设的位置交通应该尽量方便，在布设边长较长时，要注意和周围通信设施的协调处理；第三，每对点和相邻对点之间的距离不能大于十千米。

3.3 静态GPS控制测量

第一，作业时间段时的选择。因为工程项目的管线沿途地貌复杂，为确保能获取较为完整的数据，一定要根据天气预报卫星的可见预报挑选最佳的观测时间。一般而言卫星几何分布好的话那么定位的精度也就会比较高。卫星分布情况可以使用Planning软件进行预测查看，然后按照预测安排工作。第二，基准站的选定。在这一阶段的工作中基准站的架设位置非常重要，除了要满足GPS静态测量的要求外，基准站架设对周围的环境也有一定的要求，其必须开阔且比较高，这样能方便电台的发射。为确保测量精度，接收机应架设在测量段的中间位置。

3.4 RTK控制测量

测量中采用如下的工作模式：基准站一人，流动站四人，这四人中两人负责操作GPS，另外两人负责记录。具体作业时，中线各一百米采点均匀，而且对中线附近也要采点仔细。流动站接收机开机之后，先要进行系统设置，然后输入相应的参数，接着进行流动站的设置。为保证RTK的准确性，可使用以下方法：第一，求转换参数。测量中，每站都要选那些残差比较少，而且精度较稳定的点解算转换参数。第二，减小作业半径。一般而言基准站和流动站之间的距离越短，计算的固定解也就越稳定，当然精度就会越高。第三，基准站尽量设在地势开阔且比较高的点上，以此保证信号发射和接收不会受干扰。第四，对干扰大的地方在数据采集时可延长观测时间。

4 结束语

我国的GPS技术应用已经经历了大致二十多年，总体上比较成熟。文章在分析了GPS技术的相关概念的基础上，对长输管线GPS控制测量应用进行了研究，旨在能为同类工程提供有价值的理论参考，进而提高工作效率并降低工程成本，从而实现其社会经济效益。

参考文献

[1]徐彬.GPS技术在大型输水工程测量中的应用分析[J].科技创新与应用，2015（31）：219-220.

[2]李景增，席小光.GPS技术在长输管线工程控制测量中的应用[J].河北工程技术高等专科校学报，2012（1）：66-68+72.

[3]赵志辉.关于GPS技术在工程控制测量的应用及测量精度研究[J].科技创新导报，2013（35）：44.

[4]黄清宇.关于GPS技术在工程测量中运用的探讨[J].民营科技，2012（12）：15.