实时动态定位（RTK）在大面积管网中的应用

实时动态定位（RTK）在大面积管网中的应用

白立波

白立波(新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院)

摘要：全球定位系统GPS（GlobalPositioningSystem）是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统，具有全球性、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。

关键词：全球定位系统GPS动态定位应用

0引言

随着我国国民经济的快速增长和社会的飞速发展，GPS接收机的小型化、小功耗给GPS用于工程测量提供了有利的硬件条件。在软方面，GPS快速定位方法有较大的进展，这些都促使GPS在工程测量中得到较广泛的应用。

RTK(RealTimeKinematic)技术，即载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法，RTK系统由两部分组成:基准站和移动站。其基本原理是:将基准站采集的载波相位发送给用户，用户根据基准站的差分信息进行求差解算用户位置坐标。也就是安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度，从而达到碎部点测量定位。

下面是在大面积管网工程放线中使用GPS大致过程及几点想法。

平面控制：对测区进行踏勘后，充分了解和研究测区情况，特别是交通、通讯、供电、气象及大地点等情况，结合测区情况进行布控首级平面控制网，整个管网测区为长约80公里，宽约10公里，从而布设网状D级GPS控制网（如下图），上面布设一排，点位相隔3—5公里，下面与上面对应布设一排，中间在上下两排两两对应组成的四边形中心布设一排点位，这样就可使控制网覆盖整个测区。

控制点布设完成后进行GPS静态测量：至少联测2个以上已知点，观测时观测人员应相互联系，同一时段上尽量同时开、关机，达到同步采集数据。同时认真量取天线高，做好GPS手簿记录。

静态采集完成后，进行内业处理，首先要对测区内投影变形进行计算（水利枢纽地区投影长度变形为不大于5CM/公里），结果投影变形超限，经计算应把投影面设到300米上进行GPS解算，合格后就可以出平面控制成果表了。

高程控制：首先从国家水准点上引测四等水准路线，联测所有GPS点。

四等水准联测完成后，由于测区管线密集，成网格状分布，所以根据管线现状布设五等水准路线，五等水准点基本上布设在管线的起点、拐点、终点处，距离间隔500——700米范围内，以便于在利用RTK进行管网放线时采集水准点进行高程比较。尽量布设在土质坚硬、稳定、安全僻静、利于长期保存、便于观测的地方。做好点位说明，现场标清点名。

管网项目控制完成了，接下来根据地形及网线的特征，就可以利用RTK的优势进行线放样，为此我们利用RTK对部分地形特殊地区进行控制点加密，加密后的控制点采用五等水准测量，然后进行管网放线。

本次放线基本上使用南方RTKS86，在RTK手簿中新建项目，一般我们使用的RTK均有相应的配套程序，直接进入，根据向导进行操作，特别注意：坐标系的设置（北京54与西安80还其它独立坐标系）；中央子午线的设置及投影设置，项目新建完成后，利用我们的控制点成果便可计算使用的参数，我们本次根据地形使用四参数与高程拟合参数或七参数。

1基准站的架设

1.1基准站设在已知点上，准确量取基准站天线高，把已知点坐标输入进行较正，较正完成后到附近其它已知点上进行检核。

基准站架设在已知点上的好处就是经过较正以后，只要基准站位置不变动，无论基准站开、关机或是移动站在有效范围内开、关机或进入、退出测量程序时可以随时进行较正。

1.2基准站架设在未知点上，这样有利于在特殊的地形地貌中测量，基准站架设的位置比较灵活，选取测区内地势较高又开阔的地方。但必须到已知点上设三脚架进行较正。但是测量过程中基准站一旦关机再开机，就必须到已知点上重新较正；同时在基准站不关机，移动站在有效范围内测量过程中开、关机，手簿程序进、退时不能再进行较正，只能到已知点上进行检查。

由于管网密集，RTK灵活性大，根据测区现状制定以下工作流程：利用RTK可进行点、线、曲线放样。放样过程中必须信号稳定且固定解的情况下才能采集。①管线拐点按照设计人员指定坐标进行放样。②各放样点需埋设顶部尺寸为8厘米×8厘米、底部尺寸为12厘米×12厘米、高度为40厘米的标石，并进行外部整饰。(可以埋石的地方)③管线基本桩距为50米，地形起伏特征处加桩。管线的编号按设计图的编号，与设计上保持一致。④保证在每条管线上平均每隔1KM左右应布设BM点，BM点应埋设和放样点同样规格的小标石。BM点要求埋设位置便于长期保存。如果支管的拐点在BM点的附近且不易破坏，则BM点可与管线的拐点共用。⑤线路中放样点RTK采集的坐标，应与理论值进行比较，以检核放样点的相对精度。⑥中线桩需标明管线名称及里程，以防混淆。⑦中线桩所有里程桩RTK测定，同时测量线路附近BM点，内业进行高程拟合后使用。

2管线放线工作内容

2.1对第二天要放的线周围的已知点进行草图记录，在第二天放线时采集。

2.2每天放线前所有移动站到附近已知点上采集进行比较。

2.3放线过程中遇到的地物(渠道、道路、进地、出地、林地、房子等）加桩注明。

2.4管线起、拐、终点能埋石的必须埋石，埋石后采集新埋石的坐标与高程。内业中标注在线路图上联测水准后作为图根点使用。

2.5放线过程中针对大面积耕地不方便埋石的情况，在线路上能埋石的地方就埋石，例如经过荒地、路边、渠边等。

2.6采集回来的纵断面展到线路图上，检查是否重合。

2.7每天采集回来的数据先与BM点比较，如果大于5CM则进行高程拟合，拟合过程中要进行拟合前后高程对比，看是否有异常高程出现，确定正常情况下使用数据。

2.8纵断面数据整理：每一根干管建一个文件夹，干管、分干管、支管各自为一EXCEL表成果，同放在一个管线文件夹下。

2.9纵断面数据整理完后，把分干管在干管上的桩号及对应的高程加入干管的纵断面成果中，支管在分干管上对应的桩号及高程加入分干管纵断面成果中，最后检查各管线公共点的高程是否一致。

2.10每天自已所放线路上拐点的标识类型（埋石、钢钉、大木桩、喷涂）注记清楚，同时编制图根点成果表。

2.11放完一根干管后，集中整理一次，把该管的数据整理完整，归到一块。

由于管网较密集，管线数量较多，每天必需整理清楚各自的资料，专门技术人员对第一天资料进行检查，以避免张冠李戴，有测量资料而不整理的现象。同时认真检查管网彼此之间相互交差点的高程。

通过整个工程对RTK的使用得出以下总结：基站有效工作距离不能太远，受地形与遮挡物影响较大，充分发挥RTK与全站仪相结合的优势；操作方便、快捷；利用RTK技术比传统方法大大节省人力。