RTK测量系统在城镇燃气管道的应用

1 概述

RTK(Real Time Kinematic，实时动态)技术

是一种测绘技术，集成了卫星定位系统和数据链系统，能够为用户提供高精度定位服务。目前，RTK技术已在油气管网可行性研究、设计、施工、投产、运营全生命周期的各个阶段得到初步应用，产生了一定的经济和社会效益。本文以RTK技术原理为出发点，探索RTK技术与城镇燃气管网数字化建设的结合点，并给出了RTK测量技术在管道完整性管理中的应用案例。

其次是构筑新平台，建设南京和平交流中心。积极参与国际和平事务，充分发挥南京在“国际和平城市”协会中的应有作用。与联合国教科文组织合作，举办和平学国际学术研讨会、国际和平城市市长论坛、国际青年和平论坛、国际和平大会等，积极参与国际和平活动。每年参加、组织国内外和平交流或学术研讨活动3-5次。加入国际和平城市联盟。积极申请联合国教科文组织和平城市奖。探索设立南京和平奖项目。每年策划重大纪念日纪念活动，组织和参与国际性纪念活动等。大力开展民间和平交流活动。成立南京民间和平组织，举办和平使者选拔活动，组建一批国际和平志愿者队伍，为南京国际和平城市建设奠定坚实的基础。

蚕豆喜肥，是一种需肥较多的作物，需要吸收较多的氮、磷、钾、钙等营养元素，来满足其生长发育的需要。不同生长期所需肥料也各有不同，一般每生产100kg籽粒，大约需要吸收氮6.4kg，五氧化二磷2.0kg，氧化钾5.0kg。适时适量的施肥追肥，是保证蚕豆产量和质量的关键措施之一。蚕豆根瘤具有较好的固氮性，

2 RTK技术原理[4-10]

① RTK技术优点

此类悲剧，已发生多起。2004年12月27日，13岁的少年张潇艺从家中24层的楼飞身跃下。跳楼之前，连续上网36小时玩游戏。

② RTK技术原理

卫星定位技术依据定位方式不同分为伪距法和载波相位观测法。伪距法定位是指根据卫星接收机在某一时刻获得的至少4颗卫星的伪距及已知的卫星坐标等参数，采用空间距离交汇的方法，求得接收机天线相位中心在既定坐标系中的三维坐标。这里的空间距离指的是卫星到接收机天线相位中心的距离，其值等于测距码信号到达接收机的传播时间乘光速。载波相位观测法定位，首先需要建立载波相位观测方程，然后利用泰勒级数展开使其线性化，最后通过多次迭代解线性方程组的方式计算出观测点的精确坐标。

RTK技术具有如下优点：a.定位精度高，RTK测量系统的平面和高程定位精度可达到cm级，而普通单点定位精度在10 m左右

。b.作业条件宽泛，无须满足两点间通视，只需满足电磁波通视。c.无误差累积效应。d.作业效率高。RTK测量系统可一次完成方圆10 km左右作业区的测绘。e.操作简便，数据处理能力强。流动站在移动过程中即可完成测绘工作，数据交互能力强，能方便快捷地与计算机和其他测量仪器通信。

这源于诸多原因，而主要原因是商用多端口交换机常用的存储转发策略和不可能预留带宽的事实。存储转发意味着交换机在转发之前要收到完整的数据报文。这在交换机处理方面具有优势，但也带来了潜在问题，会对延迟和可靠性产生负面影响，第一，当数据报文经过交换机时，会按照其长度生成一定的延迟，如果多个交换机级联，延迟影响会被放大。第二，由于交换机的存储容量不是无限的，如果网络使用过度（流量过多），它可能拒绝数据报文，这意味着可能会丢失数据报文（甚至那些优先级较高的数据报文）。第三，长数据报文会长时间堵塞端口。

卡车司机群体规模庞大且年龄段分布较广，主要原因是卡车司机是众多职业中收入较高但门槛相对较低的。相对于其它行业，卡车司机这一职业虽然较为辛苦，但是收入水平相对较高。收入在5000～10000元区间的卡车司机占比达50%以上。虽然准入门槛相对较低，对学历要求不高，但还是不断有大学生涌入新物流行业。

在城镇燃气管网测绘的作业区域内，已经建设了若干基准站。已知基准站在某一坐标系下(如国家CGCS2000坐标系)的准确坐标(一般mm级)。基准站对GNSS卫星(包括北斗、GPS、GLONASS和Calileo卫星)进行持续观测，接收GNSS卫星播发的观测数据(伪距观测值、载波相位观测值、广播星历数据)。然后基准站通过数据链(如4G网络)将伪距观测值、载波相位观测值以及基准站准确坐标传输到数据处理中心。

利用RTK测量系统定位精度高的特点将其用于对沉降变形、地质位移等灾害的监测，以达到提前预警、减少损失的目的。

流动站得到初始坐标后，通过无线网络(如4G网络)将初始坐标传输到数据处理中心。数据处理中心根据流动站初始坐标，选择距离流动站较近(15 km以内)的基准站作为本次作业的基准站，将此基准站称为选定基准站。数据处理中心通过数据链(如4G网络)，按照流动站固有的用户名及ID号，将差分数据(选定基准站接收的伪距观测值、载波相位观测值以及选定基准站的准确坐标)立即反馈给流动站。

针对不合理信念的调查，本研究采用王玉（2009）[6]编制的大学生不合理信念问卷，共包括4个因子：绝对化要求、糟糕至极、概括化评价和低挫折忍耐；针对专业满意度的调查，本研究采用柳会（2014）[7]编制的专业满意度调查问卷，均采用Likert五级尺度。

流动站根据差分数据和自身同步接收的GNSS卫星播发的观测数据，采用文献[16]

方法，解算得到流动站位置(cm级定位结果)。

b.管道防腐层质量评价

3 RTK测量系统的应用

① 在城镇燃气管网数字化中的应用

城镇燃气管网规模庞大、拓扑结构复杂多变，新旧燃气管道并存，各级管道在地上、地下纵横交织，测绘普查工作困难，严重阻碍了燃气管网数字化进程。在全国中等及以上城市的管网中，老旧燃气管道依旧占有较大比重，其日常监管工作历来是燃气业务的痛点之一。全国城镇燃气管网年新增里程随我国城市化进程加快逐年迅速递增，新增城镇燃气管网在规划、建设、监督全流程领域实现了数字化管理，为老旧城镇燃气管网的监管提供了新的思路和方法。

RTK测量系统应用场景如下

。

通过研究俄罗斯秋明Сг—6井下套管技术我们不难发现，要想取得超深井大尺寸套管一次性下套管成功，需要做到以下三点：第一，良好的井眼准备是最重要的前提条件。第二，为了应对大吨位的套管下入，应采用足够安全的钻井设备和套管下入工具。第三，严格制定下套管操作规程，采取适当的工艺措施，严防套管遇阻及其他事故的发生。

a.在城镇燃气管网建设时期，利用RTK测量系统采集管道及其沿线基础设施坐标，录入数据库，作为将来运维的依据；在运营维护阶段，借助于GIS系统强大的地理空间分析能力，实现燃气管网的网格化、数字化管理，做到精准运维。

b.对老旧管网进行普查测绘。RTK测量系统结合管线探测仪等设备，绘制老旧管道分布图，并将此信息录入GIS系统，实现老旧管道管理的数字化。

c.利用RTK测量系统精确定位的特点指导管道施工建设。在管道施工中测量加密控制点的坐标；在进行放样作业时，RTK电子手簿中软件的放样功能，可以用来指导点、直线和曲线的放样作业

；可以测量地形碎部点坐标，绘制精确地形地貌图；可以利用RTK测量系统采集数据，进行土方工程量的计算

。

② 在管道完整性管理中的应用

管道及其沿线基础设施数据采集是管道完整性管理中的重要方面，数据采集伴随管道完整性管理的整个过程：前期规划、中期建设、后期运维。RTK测量系统

在管道完整性管理中的应用包括以下3方面。

数据处理中心从流动站发送初始坐标开始，以一定频率发送差分数据，直到流动站作业结束，流动站退出服务，数据处理中心停止发送差分数据。

a.地质灾害监测

RTK作业时，流动站通过GNSS定位接收机接收GNSS卫星播发的观测数据，包括伪距观测值、载波相位观测值、广播星历数据。流动站首先利用广播星历数据应用文献[16]

的方法，计算出所有观测到的卫星的坐标，再利用伪距观测值及计算得到的卫星坐标，根据文献[16]

的方法，计算得到流动站普通单点定位坐标，作为初始坐标，定位精度5～10 m。

RTK-SLAM技术为解决上述问题提供了新思路。同步定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping，SLAM)技术

是载体自主导航的关键技术之一，能够在复杂环境下实现高精度定位与建图。 SLAM系统

采用相对定位策略，长时间作业会产生误差累积，通过将RTK测量系统测量得到的坐标融合到SLAM系统的办法能够解决该问题。

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动态定位

。

首先利用RTK测量系统配合DM管道防腐层检测仪

或PCM+管道防腐层检测仪

进行非开挖检测，以确定防腐层破损点的位置，然后根据电流衰减数据和DM防腐层检测评价系统

对防腐层质量进行评价，最后将现场数据通过Excel生成 KML格式的文件叠加在卫星影像图上，利用GIS信息管理系统对数据进行统一管理。通过影像图可以复现管道走向、破损点分布及管道附属设施分布，进行数据类别统计，筛选显示破损点数量。后期需要开挖时，只需要将开挖点坐标数据输入RTK测量系统内进行坐标放样作业，根据提示就能找到开挖点的准确位置。

c.定位管道内检测设备位置

在进行管道内检测作业时，利用RTK测量系统结合管道电子标识器

，可以实时准确定位管道内检测设备的精确位置。

③ 基于RTK-SLAM技术采集城镇燃气架空管道数据

在进行城镇燃气管道测量作业时，RTK数据链易受高大建筑物和高频信号源干扰，导致信号衰减幅度大，影响作业精度和半径。在高楼密集区，GPS信号容易被遮挡。电离层的电磁环境可能导致GPS接收机初始化时间延长。

（4）可以认定为光链路节点连接错误，需要详细排查，查出连接错误的节点并将其调换正确。然后流程转入第（1）步。

式中：为是每个农村居民点斑块质心与其最邻近斑块质心的观测平均距离；为随机分布模下斑块质心的期望平均距离；n为斑块总数；d为距离；A为研究区面积；如果ANN<1，则农村居民点为集聚分布；反之，则趋向于随机分布。

在中国革命、建设和改革的历史进程中，马克思主义中国化实现了两次历史性飞跃。每一次的历史飞跃都是依据当时社会发展的实际情况，将中国实际与马克思主义相结合，是在对特定时代的中国社会主义发展道路不断摸索与探索中形成的，是红色文化的经典理论。在新时代的今天，党的十八大提出了社会主义核心价值观的理论，社会主义核心价值观更专注于社会发展、国民素质发展、致力于效率与公平之间的矛盾消解，这也是中国共产党用马克思主义思想根据中国实际所提出的国家政策，因此，从本质上看与红色文化是一致的。

架空管道数字化测量作业内容包括：管道坐标测绘与成图；管道坐标数据点、线表的编辑及系统录入；管道周围风险识别检查。RTK-SLAM技术采集得到的激光点云成像数据结果见图1，可以看出，利用RTK-SLAM 技术，可以获得高精度架空管道的位置信息。通过软件点选任意点，可显示该点cm级高精度坐标。

激光点云成像数据可全面显示被测管道及周围环境的实际信息，任意一点可测量，并具有真实坐标，可针对燃气管道三通、弯头等特征点利用特征集工具进行编辑、分类，为管道数字化提供cm级测绘成果。RTK-SLAM技术激光点云成像数据特征提取见图2(图中绿线表示提取的管道)。

④ RTK测量系统不足和解决方法

RTK测量系统的主要误差分为系统误差和偶然误差。系统误差来源包括：电离层折射、数据链随机误差、GPS接收机天线相位中心位置随机波动。

受地形、地貌的影响，地面基准站或移动站可能接收不到卫星信号。在山区，由于相对高程差较大，卫星信号可能长时间处于被屏蔽状态，导致每天可用作业时间减少。卫星定位系统信号质量受大气电离层电磁环境影响较大。适当选择作业时间可在一定程度上减少电离层对RTK测量系统的影响

。

数据链受电磁环境干扰和地形影响较大，作业半径超过一定距离，会产生误差超限问题。通过在测区中央最高点布设基准站，以及在环境不良地段增设控制点的办法可以有效延长测量半径。

从卫星定位系统获取的是接收机天线相位中心坐标。理论上，接收机天线相位中心与其几何中心重合。工程实践中天线的相位中心受输入信号频率、方位角、高度角的影响而变化，导致相位中心偏离其几何中心。因此为了保证定位精度，必须进行天线校正。

影响RTK测量系统定位精度的因素是多方面的，综合考虑各部分因素，按规程操作，适时多次测量。

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