RTK(GPS)在管道施工的应用

关键词：趋向于长距离长输管道

近年来, 管道建设趋向于长距离、大口径。现场施工要求与后期管理水平在逐步提升, 很多长输管道在设计时就确定了采用数字化、信息化技术手段来保证管道后期管理和运行安全。而管道的测量定位以及管道信息的数字化是管道数字化系统最基础的内容, 对管道数字化系统起着关键的作用。当前随着全球定位系统 (GPS) 技术的快速发展, RTK测量技术因其操作简单、精度高、作业条件受限少, 工作效率高等特点, 在长输管道已全面应用, 特别是有数字化管理要求的施工中, 已成为非常实用的一种的测量设备和经济有效的技术手段, 提高了工作质量和效率。

1 RTK介绍

常规的GPS测量方法, 如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度, 而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法, 它采用了载波相位动态实时差分 (Real-time kinematic) 方法, 是GPS应用的重大里程碑它的出现为工程放样、地形测图, 各种控制测量带来了新技术, 极大地提高了外业作业效率。

高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值, RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术, 它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果, 并达到厘米级精度。在RTK作业模式下, 基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据, 还要采集GPS观测数据, 并在系统内组成差分观测值进行实时处理, 同时给出厘米级定位结果, 历时不到一秒钟。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周模糊度的搜索求解。

RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术, RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据 (伪距观测值, 相位观测值) 及已知数据传输给流动站接收机数据量比较大, 一般都要求9600的波特率这在无线电上不难实现。

2 RTK测量技术优点

相对于传统测量学及GPS常规测量RTK测量主要有以下优点:

2.1 定位精度高, 数据安全可靠, 没有误差积累

只要满足RTK的基本工作条件, 在一定作业半径范围内, RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。灵锐S82RTK测量标称精度可达到为:2cm+1ppm (平面) , 3cm+1ppm (高程) 。

2.2 作业效率高

在一般的地形地势下, 高质量的RTK设站一次即可完成最少5Km半径的测区 (最新的RTK目前可达半径30Km) , 大大减少了传统测量所需的控制点的数量和测量仪器“搬站”次数, 仅需一人操作, 在正常的环境下几秒种即可测得一个坐标, 如采用1+2配置, 即一台基站, 两台移动站, 两个测量小组可以同时施测, 适应了长输管道多机组同时作业的施工生产组织模式。其作业速度快, 劳动强度低, 节省了外业费用, 提高了劳动效率。

2.3 作业条件限制少

RTK技术不要求两点间满足光学通视, 只要求满足“电磁波通视”, 因此和以往测量相比, RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小, 在传统测量看来由于地形复杂、地表障碍物而造成的难通视地区, 只要满足RTK的基本工作条件, 它就能轻松、快速、高精度的完成定位和测量作业。

2.4 RTK作业自动化、集成化程度高, 测绘功能强大

RTK可胜任各种测绘内、外作业。流动站利用内手簿内安装的软件控制系统, 无需人工干预便可实现多种测绘功能, 使辅助测量工作加大减少, 同时也减少了人为误差, 保证测量精度。

2.5 操作简单, 容易使用, 携带方便, 数据处理能力强

RTK技术的自动化程度高, 观测人员主要是摆好基准站, 然后进行流动站工作, 而其它工作都是事前设定好的, 只要在设站时进行简单的设置, 就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强, 能方便快捷的与计算机、其它测量仪器通信。移动站全重仅为1.2Kg, 拿在手上很方便, 手簿可以固定在移动站上或者夹在手掌上, 观测和使用方便, 减轻了现场测量人员的劳动强度, 提高工作效率。

3 RTK在长输管道施工上的应用

3.1 设计交桩

以往设计交桩时, 施工单位需要通过周围固定参照物或者手持GPS来测量和控制桩位;RTK完全不必, 只要在桩位上进行坐标采集或者根据设计图纸提供的桩位坐标就可以精确的找到桩位, 保证三桩埋设位置准确。

3.2 测量放线

以前在长输管道施工中, 测量放线使用经纬仪、水准仪或者全站仪, 以上仪器受现场限制较多, 在地势起伏大, 山区、测量区间内不通视等条件下使用以上仪器很不方便, 也不能很好的保证测量精度。RTK完全避免了以上因素, 只要能接收到卫星信号就能完成工作。测量放线时, 主要使用RTK操作软件的线放样功能, 该功能可以在操作手簿上显示出中心线的位置, 测量点距离中心线的垂线距 (中心线偏移) , 测试点距两桩点的距离和线路施工起点的总里程。