RTK技术在数字化管道测量中的应用

RTK技术在数字化管道测量中的应用大庆油田建设集团管道工程公司--华晶1、引言为了便于管道的管理和维护，管道的数字化和信息化成为了重要的技术手段；而管道的测量定位以及管道信息的数字化对管道数字化系统的可靠性起着关键的作用。随着全球定位系统(GPS)技术的快速发展,RTK测量技术应用于管道数字化管理当中，因其精度高、实时性和高效性强，成为最先进的技术设备和最经济的技术方法，在很大程度上提高了工作质量和效率。对于管道图形测量、管道定位和管道施工放样等方面，获取大量的地形、管道附属设备等定位坐标数据，在完善管道基础信息资料方面可以收到显著的成效。随着西气东输冀宁支线和西部管道工程数字化管道的建设，我公司对RTK技术进行跟踪学习，了解掌握其工作原理，于2005年引进了南方测绘S80和S82RTK的1+2配置测量系统，并在西部管道工程项目和淮武输气管道工程项目现场工程测量中得到成功应用。2、RTK基本原理RTK(RealTimeKinematic)测量技术即实时动态测量技术,是以载波相位测量与数据传输技术相结合的以载波相位测量为依据的实时差分GPS测量技术,是GPS测量技术发展里程中的一个标志,它由三部分组成:①基准站接收机②数据链③流动站接收机RTK工作原理是:在已知高等级点上(基准站)安置1台GPS接收机,对所有可见卫星进行连续的观测,并将其观测数据和测站信息,通过无线电传输设备,实时地发送给流动站,流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时,通过无线接收设备,接收基准站传输的数据,然后根据相对定位的原理,实时解算出流动站的三维坐标及其精度。3、RTK测量的特点相对于传统测量学及GPS常规测量，RTK测量主要有以下特点：3.1定位精度高RTK测量标称精度可达到为：1cm+1ppm（平面），2cm+1ppm（高程）。3.2快速提供三维坐标RTK通过实时处理能在2s内即可测得三维坐标。3.3作用距离远作业半径能达到15km，从理论上一次管道测量作业线路长度可以达到30km，适合长输管道野外测量作业线路较长的实际特点。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。3.4操作简便、一体化便携式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，而其它观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。重量只有0.8kg，减轻了现场测量人员的劳动强度，提高工作效率。3.5测站之间无需通视，是相互独立的观测值，不存在误差积累传播。4、RTK技术在数字化管道测量中的应用4.1加密控制点的测量为了使管道待定位的设施位于测量控制点的工作范围内，需要将较稀疏的控制点进行加密，方便测量定位作业的实施。选择其中一个较高精度的控制点作为基准站，用RTK实时动态测量的方法，对需加密的控制点进行坐标的定位，得到该控制点的WGS84坐标和地方坐标，再在加密的控制点所覆盖的作业范围内进行管道设施的测量作业，这样利于作业范围内测量精度和作业效率的提高。4.2用RTK动态测量管道三维坐标数据选择其中一个控制点或加密控制点作为基准站，用RTK坐标测量数据的采集功能按地方坐标系的标准对需要定位的管线点如线位、焊口、各种桩点、穿跨越、站场和阀室等的坐标和精确位置等进行测量，现场可以实时得到该点的三维坐标数据和精度评定水平，在精度允许的情况下开始采集，坐标数据自动存储在电子手簿中。内业时将数据传输到计算机中进行数据库的整理。4.3用RTK进行管道施工放样测量和找寻坐标已知的管线点根据对管道安装管沟设计中心的定位，可以利用RTK随机软件中放样的功能进行点、直线、曲线放样功能，进行施工放样测量。输入设计好的已知坐标作为参考点和目标点，流动站实地所在位置的坐标作为修正点，电子手簿屏幕上的图形显示出实地待定点相对于目标点所偏移的距离，按照指示移动流动站，直到满足所要求的精度,对管道的施工起到精确指导的作用。这是GPS常规设备无能为力的。找寻坐标已知的管线点的方法和上述方法一致。4.4RTK在管道图形测量中的应用利用RTK快速定位和实时得到坐标结果的特点，在一定的测量环境中可以进行地形的碎部测量。地形点的测量可以在数据采集(DataCollection)的功能下进行，也可以根据现场地形的实际情况进行测量设定，在测量管道中心线时可以设定按距离进行采集，距离可以人为设定；在匀速运动测量的过程中，可以设定按时间采集，时间间隔也可人为设定。采集完的地形点坐标经过成图处理，生成数字化管道地形图。地形点的采集可以单人作业，极大地节约了人力和时间。4.5利用RTK进行管道GIS数据的采集根据不同GIS平台要求，RTK在数据采集时可以将管道不同的施测点的属性加进去，对应于每个点的三维坐标，再进行一定的数据处理，可以生成适应GIS平台数据格式要求的基础资料数据库，并易于修改和完善。5、RTK的应用对管道测量和管理的影响RTK测量技术在管道中的应用，对于管道的现代化管理有着很大的推动作用。主要反映在以下几点：5.1相对于传统管线定位和施工测量手段来说，是一场革命性的飞跃在管道定位和施工放样工作中，大都使用经纬仪加测距仪或是用全站仪进行定位测量，用经纬仪进行管道的放样测量，用水准仪进行高程的放样测量。在使用过程中，不仅使用仪器种类繁多、人员多，而且精度在施工作业现场由于各方面的阻挡和干扰，也受到影响。RTK的特点使测量和放样工作变得简单方便，它的应用在很大程度上综合代替了其它几种不同的测量仪器，并在作业效率上有了很大的提高。在西部管道工程中我们做过对比，使用RTK比使用全站仪可以提高测量作业效率在5倍以上。5.2促进管道图形的数字化管理和使用管道图形的数字化应用，对原始作业手段在很大程度上有着冲击作用。传统的管道测量和维护，它最大的弊端就是图形不能统一到国家坐标系中，管线点的位置都是相对的，在GIS等管理系统中无法使用。而利用RTK的测量手段，可以得到每一个测点的三维坐标，可以以数据、图形和位置等不同的表现形式反映到不同的应用环境中，为各种人员的使用和管理提供方便。5.3前沿科技RTK技术应用RTK在数字化管道上的应用，使得代表着当今尖端科学水平的“3S”(GPS、GIS、RS)技术得以在行业实际应用实现突破。借助先进的科技成果使以工程技术为主的管理水平上了一个新台阶。而“3S”技术在21世纪涉及到工程技术行业，越来越显示出其优越性和先进性。因此，随着数字化管道的扩大应用和其不断与GIS的紧密结合，必将对管道的现代化管理产生深刻的影响。6、结论将RTK技术应用于数字化管道管理中，在完善管道设计、对管道施工和测量定位等方面起到了巨大的推动作用，提高了管道设计、施工和管理维护的作业效率和工作质量，为管道的数字化建设和管理起到了积极的推动作用。我公司采用RTK技术实现了管道测量史上一次质的飞跃，它很好地适应了数字化管道建设对工程测量的需要。