RTK在自來水管線規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用

翟梓瑋

（東莞市東江自來水有限公司 廣東東莞 523000）

摘要：目前，全國水資源分布不均，如果過度開采地下水，地下水位大幅下降、地表植被破壞、生態(tài)環(huán)境惡化，人們生產(chǎn)生活和生命財產(chǎn)必然遭到威脅。為更好地充分利用地表水、海水等替代水源，建立統(tǒng)一的用水管理措施，GPSRTK技術(shù)在供水管線工程地形測量、縱橫斷面測量應(yīng)用中顯示了其靈活性和便利性。

關(guān)鍵詞：GPSRTK；供水管線；測量；優(yōu)勢

1GPSRTK工作基本原理

1.1RTK測量原理

RTK技術(shù)的工作原理為：由基準站的GPS接收機通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值及測站信息發(fā)給流動站GPS接收機。流動站GPS根據(jù)基準站的數(shù)據(jù)，進行差分處理，得到基準站和流動站的坐標差ΔXΔYΔZ；進而通過基準站坐標得到流動站每個點WGS-84坐標，通過坐標轉(zhuǎn)換得到每個點的平面坐標XY和高程坐標H。

1.2RTK使用時的注意事項

基準站位置選擇按照以下要求進行：

◇在地勢較高且比較空曠開闊地帶。

◇遠離大功率無線電發(fā)射臺、變電站、高壓線等無線電干擾源，防止其電磁干擾。

◇遠離大面積水域，防止GPS信號的多路徑效應(yīng)影響。

◇為提高RTK作業(yè)效率，基準站站點應(yīng)選在交通便利，便于基準站的安置及回收。

◇如果采用在測區(qū)手動計算轉(zhuǎn)換參數(shù)時，須保證已知點坐標成果的準確性，參與坐標轉(zhuǎn)換的已知點應(yīng)在3個以上，且覆蓋整個測區(qū)且分布要均勻，不同測區(qū)的相鄰區(qū)域須有檢核。流動站應(yīng)滿足以下要求：

◇在圖根點測量時，距離基站距離不大于5km，每個圖根點應(yīng)進行統(tǒng)一參考站或不同參考站下的獨立測量2次，較差滿足相應(yīng)規(guī)范的要求。

◇在地形點測量時，距離基站距離不大于10km，水域測量時不大于15km。

◇流動站的參數(shù)設(shè)置與基準站保持一致。

◇RTK碎部點測量平面坐標轉(zhuǎn)換殘差，高程擬合殘差滿足相關(guān)規(guī)范要求。

1.3RTK在地下管線測量中的優(yōu)劣分析

（1）優(yōu)勢方面

1）GPSRTK可以全天候作業(yè)，不受視線影響。測區(qū)范圍內(nèi)路邊綠化多為灌木，通視條件較差，GPSRTK可以無需通視遠距離測量，明顯提高效率。

2）使用GPSRTK可以在D級GPS點的基礎(chǔ)上直接進行地下管線點數(shù)據(jù)采集，減少了全站儀數(shù)據(jù)采集中的導(dǎo)線、圖根控制測量環(huán)節(jié)，節(jié)省了大量的人力物力。

3）使用GPSRTK測量點位精度分布均勻，每個點的誤差均是隨機產(chǎn)生的，不像傳統(tǒng)測量那樣產(chǎn)生誤差累積，精度較高，成果可靠，能滿足5城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程6要求。

（2）劣勢方面

1）GPSRTK測量對測區(qū)環(huán)境有一定的要求，復(fù)雜地形條件下，容易造成衛(wèi)星信號失鎖，無線電信號通訊困難。電磁波輻射源、大面積水域等因素可能影響RTK測量效果。

2）移動站離開基準站的最大距離稱作RTK的作業(yè)半徑，隨著作業(yè)半徑的增大，GPSRTK精度及穩(wěn)定性降低。

3）PDOP值對GPSRTK的測量精度及穩(wěn)定性有一定的影響，PDOP值過大將會導(dǎo)致儀器不能正常工作。

4）GPSRTK測量成果容易產(chǎn)生粗差，在實際應(yīng)用中應(yīng)該測量兩次，取平均值使用，以保證成果的可靠性。

2.案例應(yīng)用分析

2.1GPSRTK技術(shù)在供水管線地形測量中的應(yīng)用

根據(jù)甲方和設(shè)計要求，在平坦地區(qū)地形圖測量寬度為管線左右50m；高速段管線地形圖一端測至高速坡肩；另一端測至管線外50m。因供水工程的帶狀特色，不能像城市測繪一樣分幅、分區(qū)或分街道測量，只能以供水管線為中心按照甲方和設(shè)計的要求寬度施測。綜合各種因素，本次測圖方法采用南方靈銳S86RTK一體化按照設(shè)計要求沿管線測量帶狀圖。

（1）本工程GPS控制測量采用已有控制點7個，聯(lián)測15個E級GPS控制點，40個同步環(huán)，4個異步環(huán)，網(wǎng)形布設(shè)為大地四邊形邊連接形式。約束平差后整個測區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)（七參數(shù)）為：Dx平移（m）：120.117；Dy平移（m）：323.170；Dz平移（m）：17.819；Rx旋轉(zhuǎn)（s）：-5.116128；Ry旋轉(zhuǎn)（s）：2.679843；Rz旋轉(zhuǎn)（s）：-4.433408；SF尺度（ppm）：-10.602131。采用GPSRTK施測地形圖，可以利用控制測量中的轉(zhuǎn)換參數(shù)，有效保證測區(qū)內(nèi)平面和高程精度。

（2）供水管線線路距離村莊較遠，參照物較少，采用傳統(tǒng)測量很難控制施測寬度。而采用GPSRTK測量時，只需要在手薄內(nèi)輸入設(shè)計線路的轉(zhuǎn)點坐標和里程，按照設(shè)計規(guī)定的線路施測，可以有效控制施測范圍，且隨時了解工作進度，既省工又省時。

（3）如果采用傳統(tǒng)的全站儀施測地形圖，則必須在首級控制網(wǎng)上加密圖根點。本工程除幾條主要公路和唐曹高速公路外，測區(qū)內(nèi)多為鹽池、魚池、輸水和排水溝，圖根點只能選擇布設(shè)在公路和高速公路上。受公路和高速公路車輛行駛震動影響，施測地形圖時圖根點精度不能得到保證，地形碎部點也會受到影響，使用全站儀施測地形圖，測量范圍受到限制。而采用GPSRTK施測，可以避開車輛行駛震動等影響因素，在5km半徑范圍內(nèi)精度可達到厘米級，保證一次架站就可以完成半天的工作任務(wù)。

2.2GPSRTK技術(shù)在供水管線縱橫斷面測量中的應(yīng)用

（1）縱斷面測量

水利規(guī)劃設(shè)計研究院采用傳統(tǒng)的管線縱斷面測量與四等水準精度測量同時進行。使用兩臺NA2型水準儀變換儀器高的方法觀測全程管線百米樁，采用手工記錄的方式在水準記錄本上記錄縱斷點。其中后視和前視為轉(zhuǎn)點，間視為施測的縱斷點。本工程首次采用了GPSRTK和傳統(tǒng)測量互補的方法施測縱斷面，驗證了GPSRTK施測縱斷面精度滿足設(shè)計要求，同時體現(xiàn)了GPSRTK測量優(yōu)勢。

①采用水準觀測均需在標尺分劃線成像清晰而穩(wěn)定時進行。當(dāng)出現(xiàn)下列情況時不能進行觀測：在日出后與日落前30min內(nèi)；標尺分劃線的影像跳動而難于照準時；氣溫突變時；風(fēng)力太大而使標尺與儀器不能穩(wěn)定時。而采用GPSRTK施測，自由度高，受各種外在因素影響較少，工作效率高。

②傳統(tǒng)縱斷面測量需要配備一人采用南方靈銳S86RTK移動站，通過線路放線方式每100m打一木樁，作為后視和前視轉(zhuǎn)點；同時配備2人觀測儀器，2人記錄，3個人跑尺才能完成管線縱斷面測量。而采用GPSRTK測量只需一人操作，在電子手簿上記錄地形點屬性即可，在提高效率的同時避免了人力和資源浪費。

③縱斷點（間視）不參與水準平差，它的正確與否觀測、記錄和豎尺人員的認真和細心是密不可分的。而采用GPSRTK測量受人為因素影響較少，每個縱斷點精度是隨機分布的，不會受到連帶影響。

（2）橫斷面測量

水利規(guī)劃設(shè)計研究院傳統(tǒng)的管線橫斷面測量采用經(jīng)緯儀觀測，橫斷記錄本手工記錄橫斷點數(shù)據(jù)。根據(jù)技術(shù)設(shè)計要求，每100m施測一個與管線相垂直的橫斷面。在平坦地區(qū)橫斷面寬度為管線左右50m；高速段管線橫斷面一端測至高速坡肩，另一端測至管線外50m。如有特殊需要，橫斷面寬度適當(dāng)增加或減少。為了工程進度，在滿足設(shè)計要求的前提下，采用經(jīng)緯儀和南方靈銳S86RTK一體化相互結(jié)合的方法施測橫斷面。GPSRTK施測橫斷面，除了具有施測縱斷面的優(yōu)勢，還可以精確定位橫斷面方向和寬度，保證了土方量計算的準確性。

結(jié)語

利用GPSRTK技術(shù)測量精度高，可以達到厘米級精度，且不累計傳遞誤差，觀測時間短并可實時提供三維坐標，完全可以滿足地下管線點測量精度，同時，操作簡單方便，可以極大提高工作效率，從而節(jié)約了時間，提高了經(jīng)濟效率。

參考文獻：

[1]向云飛，余代俊，何祖建.RTKGSM模式和CORS結(jié)合在污水管線測量應(yīng)用[J].測繪工程，2016，06：51-55.

[2]王歷明，尚飛艷，郭俊強，龔真春，李國營.利用GPS-RTK測量作業(yè)應(yīng)注意事項及措施[J].甘肅科技，2016，09：38-40.

[3]胡曉東.壽光市排水規(guī)劃地形圖測繪和排水管線普查項目方案設(shè)計[J].城鎮(zhèn)供水，2016，05：83-87+50.

[4]孫銘，熊俊楠，李江，彭超，劉姍，徐芳.基于網(wǎng)絡(luò)RTK的長輸油氣管道測量方法研究與實踐[J].礦山測量，2016，06：6-9+27.

[5]趙喜亮，蘇宗躍.GPSRTK測量高程精度探討[J].世界有色金屬，2016，24：45-46.