全站儀配合RTK在城市地下天然氣管道測量中的應(yīng)用

顏軼文

摘要：城市地下天然氣管道是城市建設(shè)當(dāng)中的重要組成部分，是城市的“生命線”。因此在現(xiàn)代化建設(shè)當(dāng)中，高效、便捷、經(jīng)濟的測量方式就變得尤為重要。在現(xiàn)代化城市建設(shè)當(dāng)中，工程測量決定了這項工程的竣工時間以及工程結(jié)果。工程的測量需要一系列的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)作為支撐，所以運用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)也就勢在必行。本文就RTK技術(shù)與全站儀在城市地下天然氣管道測量中的應(yīng)用深入分析，探究RTK技術(shù)與全站儀相結(jié)合的實用性。

關(guān)鍵詞：RTK;全站儀;天然氣管道;測量

一、RTK測量基本原理

（實時動態(tài)差分法）RTK作為一種新型的測量技術(shù)，以載波相位觀測值為依據(jù)的實時差分GPS測量技術(shù)。由于采用的是載波相位動態(tài)實時差分方法，所以在操作上具備便捷、直觀、準(zhǔn)確性高、高自動化、定位誤差不積累等優(yōu)點。RTK技術(shù)的出現(xiàn)使測量技術(shù)方向得到巨大的發(fā)展，是GPS領(lǐng)域中的重要里程碑。

（一）RTK工作原理

RTK的工作方式是通過在已知地點安裝接收機作為基準(zhǔn)站，對衛(wèi)星開展連續(xù)觀測并使用無線電傳輸設(shè)備將觀測數(shù)據(jù)和測站信息實時發(fā)送到流動站?；鶞?zhǔn)站和GPS衛(wèi)星信號可以同時發(fā)送到流動站GPS接收機，根據(jù)相對定位原理，實時解算數(shù)據(jù)，并獲得流動站三維坐標(biāo)和誤差[1]。

（二）采用RTK技術(shù)測量的優(yōu)點

①采用RTK技術(shù)測量精度較其他方式精度較高，并且可以在任何天氣條件下都可以進行工作，無積累誤差，質(zhì)量高的RTK設(shè)站只需要一次，并且工作人員只需一人，只需幾秒就可以獲得測點數(shù)據(jù)坐標(biāo)。較傳統(tǒng)方式提升了工作效率。

②自動化程度較高，操作簡便，在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，工作人員只需要將天線對中，整平，量取天線高度后，打開電源就可以進行自動觀測，數(shù)據(jù)解算處理后就可求得觀測點的三維坐標(biāo)。

③作業(yè)滿足條件低，RTK技術(shù)在通視條件、能見度、氣候等受影響較小，選點靈活，采用RTK技術(shù)費用較低，降低了工程成本。

④RTK系統(tǒng)抗干擾性較強并且具有保密性，降低了工程意外發(fā)生的概率。

二、全站儀測量基本原理

全站儀（Electronic Total Station），是同時具備光、機、電為一體的高技術(shù)測量儀器。同時也具備了水平角、垂直角、距離（平距、斜距）、高差測量功能的測繪儀器系統(tǒng)。全站儀自動化程度高，精度較為準(zhǔn)確，功能適應(yīng)現(xiàn)代工程測量，現(xiàn)如今全站儀適用于控制測量、地形測量、施工放樣等工作。

（一）全站儀工作原理

全站儀工作原理按照測量的目的分為兩種，一種是測角原理，另一種是測距原理。測量是指通過數(shù)學(xué)平面幾何和立體幾何的利用測量得出的角度距離等數(shù)據(jù)來計算出其他邊的距離和相應(yīng)角度。測角是指通過角度度盤和角度傳感器獲得數(shù)字化的角度數(shù)據(jù)[2]。

（二）全站儀的工作條件

全站儀雖然具有費用低，精度高，便捷靈活等優(yōu)點，但是其工作條件較RTK更加復(fù)雜，首先工作地點需具備光線，測量目標(biāo)和全站儀的水平線之間不能有任何遮擋物，并且存在誤差積累的情況。

三、RTK與全站儀相配合的優(yōu)越性

RTK技術(shù)在城市天然氣管道測量當(dāng)中存在著一定的局限性，在城市測量當(dāng)中RTK技術(shù)在部分情況下會因為電磁波干擾、多路徑效應(yīng)、高大的建筑物和樹木限制接收機衛(wèi)星觀測視野，同時RTK技術(shù)也會因為衛(wèi)星狀況、天氣情況等所影響。而全站儀在實際工作當(dāng)中會因為控制點被破壞、測量目標(biāo)與全站儀之間有遮擋物所導(dǎo)致的不通視等問題。所以RTK與全站儀相結(jié)合解決了上述問題，兩者具有互補性。

四、RTK與全站儀配合測量在城市地下天然氣管道測量中的應(yīng)用

（一）控制測量

在城市地下天然氣管道測量中，通過RTK技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高控制測量速度，實時準(zhǔn)確了解定位精度。尤其對于天然氣管道來說，一點點誤差就可能造成不可挽回的局面，因此測量精度的重要性不言而喻。同時為了有效控制測量可以在RTK控制點時采用三點一組的模式用于全站儀的設(shè)站、定向和核對使用。在衛(wèi)星信號接收盲區(qū)可以在外圍可采集到的RTK固定解位置設(shè)置控制點，以此來使用全站儀開展盲區(qū)的測量。

（二）大比例的地形圖測繪

在傳統(tǒng)的測量方法中，首先需要構(gòu)建控制點，其次開展碎部測量。而且需要保持兩個控制點之間的通視。通過分級布網(wǎng)來減少誤差過度積累，加大了工作量，耗費大量的時間。而采用RTK與全站儀兩者相結(jié)合的方式則可以避免這些問題，減少了工作量，也提高了工程進度[3]。

（三）放樣測量

在RTK放樣時，僅需一人便可以完成流動站的操作過程，由于RTK自動化程度較高，所以只需輸入線路起點、坐標(biāo)終點、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等數(shù)據(jù)便可以自動計算出流動站與實際點位的差值。

五、RTK與全站儀相結(jié)合的注意事項

在測量選址時，基站盡量處于測區(qū)中心或視野開闊的制高點上，從而防止建筑物或樹木影響RTK的性能，導(dǎo)致精度下降。如果RTK存在測量困難時，可以在衛(wèi)星信號較好的地帶測出可以互相通視的控制點，然后使用全站儀來進行下一步的測量工作。

在使用RTK測量過程中，需要選擇點位幾何圖形強度因子PDOP值小于6且有效衛(wèi)星個數(shù)不少于5顆的時間段作為觀測時間。這樣能有效的提升測量的效率。

在實際使用當(dāng)中，工作人員需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范來開展測量工程，盡量減少人為因素的干擾，一旦在儀器對中、測量天線高、輸入基準(zhǔn)站坐標(biāo)的過程中出現(xiàn)了差錯將直接導(dǎo)致測量結(jié)果的不準(zhǔn)確。因此在對中時，精度需要在較高的位置上，需要采用三腳架或者快速對中支架，以達到提高中點精度的作用。

結(jié)束語

當(dāng)前工程測量當(dāng)中，RTK與全站儀的技術(shù)水平都較為成熟。同時由于天然氣管道分布的特殊性，很多管道常常埋沒于居民區(qū)、綠化帶等RTK信號很弱的區(qū)域，再加上全站儀具有一定的局限性。所以將兩者有機結(jié)合可以各自發(fā)揮優(yōu)勢，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，對提高工作效率、減少工作量具有現(xiàn)實意義。

參考文獻

[1]李鵬，李廣海，王永吉，邢武杰.GPS-RTK與全站儀在數(shù)字城管測量中的聯(lián)合使用[J].全球定位系統(tǒng)，2016，41（01）：76-80.

[2]何莎，彭星煜，吳云冬，等.天然氣管道滑坡位移監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用[J].中國測試，2016，42（9）：15-20.

[3]徐克紅.天然氣管道數(shù)字測繪方法研究[J].數(shù)字化用戶，2019，25（30）：138.