RTK在自来水管线规划设计中的应用

翟梓玮

（东莞市东江自来水有限公司 广东东莞 523000）

摘要：目前，全国水资源分布不均，如果过度开采地下水，地下水位大幅下降、地表植被破坏、生态环境恶化，人们生产生活和生命财产必然遭到威胁。为更好地充分利用地表水、海水等替代水源，建立统一的用水管理措施，GPSRTK技术在供水管线工程地形测量、纵横断面测量应用中显示了其灵活性和便利性。

关键词：GPSRTK；供水管线；测量；优势

1GPSRTK工作基本原理

1.1RTK测量原理

RTK技术的工作原理为：由基准站的GPS接收机通过数据链将其观测值及测站信息发给流动站GPS接收机。流动站GPS根据基准站的数据，进行差分处理，得到基准站和流动站的坐标差ΔXΔYΔZ；进而通过基准站坐标得到流动站每个点WGS-84坐标，通过坐标转换得到每个点的平面坐标XY和高程坐标H。

1.2RTK使用时的注意事项

基准站位置选择按照以下要求进行：

◇在地势较高且比较空旷开阔地带。

◇远离大功率无线电发射台、变电站、高压线等无线电干扰源，防止其电磁干扰。

◇远离大面积水域，防止GPS信号的多路径效应影响。

◇为提高RTK作业效率，基准站站点应选在交通便利，便于基准站的安置及回收。

◇如果采用在测区手动计算转换参数时，须保证已知点坐标成果的准确性，参与坐标转换的已知点应在3个以上，且覆盖整个测区且分布要均匀，不同测区的相邻区域须有检核。流动站应满足以下要求：

◇在图根点测量时，距离基站距离不大于5km，每个图根点应进行统一参考站或不同参考站下的独立测量2次，较差满足相应规范的要求。

◇在地形点测量时，距离基站距离不大于10km，水域测量时不大于15km。

◇流动站的参数设置与基准站保持一致。

◇RTK碎部点测量平面坐标转换残差，高程拟合残差满足相关规范要求。

1.3RTK在地下管线测量中的优劣分析

（1）优势方面

1）GPSRTK可以全天候作业，不受视线影响。测区范围内路边绿化多为灌木，通视条件较差，GPSRTK可以无需通视远距离测量，明显提高效率。

2）使用GPSRTK可以在D级GPS点的基础上直接进行地下管线点数据采集，减少了全站仪数据采集中的导线、图根控制测量环节，节省了大量的人力物力。

3）使用GPSRTK测量点位精度分布均匀，每个点的误差均是随机产生的，不像传统测量那样产生误差累积，精度较高，成果可靠，能满足5城市地下管线探测技术规程6要求。

（2）劣势方面

1）GPSRTK测量对测区环境有一定的要求，复杂地形条件下，容易造成卫星信号失锁，无线电信号通讯困难。电磁波辐射源、大面积水域等因素可能影响RTK测量效果。

2）移动站离开基准站的最大距离称作RTK的作业半径，随着作业半径的增大，GPSRTK精度及稳定性降低。

3）PDOP值对GPSRTK的测量精度及稳定性有一定的影响，PDOP值过大将会导致仪器不能正常工作。

4）GPSRTK测量成果容易产生粗差，在实际应用中应该测量两次，取平均值使用，以保证成果的可靠性。

2.案例应用分析

2.1GPSRTK技术在供水管线地形测量中的应用

根据甲方和设计要求，在平坦地区地形图测量宽度为管线左右50m；高速段管线地形图一端测至高速坡肩；另一端测至管线外50m。因供水工程的带状特色，不能像城市测绘一样分幅、分区或分街道测量，只能以供水管线为中心按照甲方和设计的要求宽度施测。综合各种因素，本次测图方法采用南方灵锐S86RTK一体化按照设计要求沿管线测量带状图。

（1）本工程GPS控制测量采用已有控制点7个，联测15个E级GPS控制点，40个同步环，4个异步环，网形布设为大地四边形边连接形式。约束平差后整个测区的转换参数（七参数）为：Dx平移（m）：120.117；Dy平移（m）：323.170；Dz平移（m）：17.819；Rx旋转（s）：-5.116128；Ry旋转（s）：2.679843；Rz旋转（s）：-4.433408；SF尺度（ppm）：-10.602131。采用GPSRTK施测地形图，可以利用控制测量中的转换参数，有效保证测区内平面和高程精度。

（2）供水管线线路距离村庄较远，参照物较少，采用传统测量很难控制施测宽度。而采用GPSRTK测量时，只需要在手薄内输入设计线路的转点坐标和里程，按照设计规定的线路施测，可以有效控制施测范围，且随时了解工作进度，既省工又省时。

（3）如果采用传统的全站仪施测地形图，则必须在首级控制网上加密图根点。本工程除幾条主要公路和唐曹高速公路外，测区内多为盐池、鱼池、输水和排水沟，图根点只能选择布设在公路和高速公路上。受公路和高速公路车辆行驶震动影响，施测地形图时图根点精度不能得到保证，地形碎部点也会受到影响，使用全站仪施测地形图，测量范围受到限制。而采用GPSRTK施测，可以避开车辆行驶震动等影响因素，在5km半径范围内精度可达到厘米级，保证一次架站就可以完成半天的工作任务。

2.2GPSRTK技术在供水管线纵横断面测量中的应用

（1）纵断面测量

水利规划设计研究院采用传统的管线纵断面测量与四等水准精度测量同时进行。使用两台NA2型水准仪变换仪器高的方法观测全程管线百米桩，采用手工记录的方式在水准记录本上记录纵断点。其中后视和前视为转点，间视为施测的纵断点。本工程首次采用了GPSRTK和传统测量互补的方法施测纵断面，验证了GPSRTK施测纵断面精度满足设计要求，同时体现了GPSRTK测量优势。

①采用水准观测均需在标尺分划线成像清晰而稳定时进行。当出现下列情况时不能进行观测：在日出后与日落前30min内；标尺分划线的影像跳动而难于照准时；气温突变时；风力太大而使标尺与仪器不能稳定时。而采用GPSRTK施测，自由度高，受各种外在因素影响较少，工作效率高。

②传统纵断面测量需要配备一人采用南方灵锐S86RTK移动站，通过线路放线方式每100m打一木桩，作为后视和前视转点；同时配备2人观测仪器，2人记录，3个人跑尺才能完成管线纵断面测量。而采用GPSRTK测量只需一人操作，在电子手簿上记录地形点属性即可，在提高效率的同时避免了人力和资源浪费。

③纵断点（间视）不参与水准平差，它的正确与否观测、记录和竖尺人员的认真和细心是密不可分的。而采用GPSRTK测量受人为因素影响较少，每个纵断点精度是随机分布的，不会受到连带影响。

（2）横断面测量

水利规划设计研究院传统的管线横断面测量采用经纬仪观测，横断记录本手工记录横断点数据。根据技术设计要求，每100m施测一个与管线相垂直的横断面。在平坦地区横断面宽度为管线左右50m；高速段管线横断面一端测至高速坡肩，另一端测至管线外50m。如有特殊需要，横断面宽度适当增加或减少。为了工程进度，在满足设计要求的前提下，采用经纬仪和南方灵锐S86RTK一体化相互结合的方法施测横断面。GPSRTK施测横断面，除了具有施测纵断面的优势，还可以精确定位横断面方向和宽度，保证了土方量计算的准确性。

结语

利用GPSRTK技术测量精度高，可以达到厘米级精度，且不累计传递误差，观测时间短并可实时提供三维坐标，完全可以满足地下管线点测量精度，同时，操作简单方便，可以极大提高工作效率，从而节约了时间，提高了经济效率。

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