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(cái)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(zhǔn)站的GPS接收機(jī)通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值及測站信息發(fā)給流動(dòng)站GPS接收機(jī)。流動(dòng)站GPS根據(jù)基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，進(jìn)行差分處理，得到基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的坐標(biāo)差ΔXΔYΔZ；進(jìn)而通過基準(zhǔn)站坐標(biāo)得到流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)WGS-84坐標(biāo)，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到每個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)XY和高程坐標(biāo)H。

1.2RTK使用時(shí)的注意事項(xiàng)

基準(zhǔn)站位置選擇按照以下要求進(jìn)行：

◇在地勢較高且比較空曠開闊地帶。

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

◇遠(yuǎn)離大面積水域，防止GPS信號(hào)的多路徑效應(yīng)影響。

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

◇如果采用在測區(qū)手動(dòng)計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)，須保證已知點(diǎn)坐標(biāo)成果的準(zhǔn)確性，參與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的已知點(diǎn)應(yīng)在3個(gè)以上，且覆蓋整個(gè)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(dòng)站應(yīng)滿足以下要求：

◇在圖根點(diǎn)測量時(shí)，距離基站距離不大于5km，每個(gè)圖根點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)一參考站或不同參考站下的獨(dú)立測量2次，較差滿足相應(yīng)規(guī)范的要求。

◇在地形點(diǎn)測量時(shí)，距離基站距離不大于10km，水域測量時(shí)不大于15km。

◇流動(dòng)站的參數(shù)設(shè)置與基準(zhǔn)站保持一致。

◇RTK碎部點(diǎn)測量平面坐標(biāo)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(yuǎn)距離測量，明顯提高效率。

2）使用GPSRTK可以在D級(jí)GPS點(diǎn)的基礎(chǔ)上直接進(jìn)行地下管線點(diǎn)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(diǎn)位精度分布均勻，每個(gè)點(diǎn)的誤差均是隨機(jī)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(hào)失鎖，無線電信號(hào)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(dòng)站離開基準(zhǔn)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(huì)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(shí)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(jì)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(jì)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(jì)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(diǎn)7個(gè)，聯(lián)測15個(gè)E級(jí)GPS控制點(diǎn)，40個(gè)同步環(huán)，4個(gè)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(gè)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(yuǎn)，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(shí)，只需要在手薄內(nèi)輸入設(shè)計(jì)線路的轉(zhuǎn)點(diǎn)坐標(biāo)和里程，按照設(shè)計(jì)規(guī)定的線路施測，可以有效控制施測范圍，且隨時(shí)了解工作進(jìn)度，既省工又省時(shí)。

（3）如果采用傳統(tǒng)的全站儀施測地形圖，則必須在首級(jí)控制網(wǎng)上加密圖根點(diǎn)。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(diǎn)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(dòng)影響，施測地形圖時(shí)圖根點(diǎn)精度不能得到保證，地形碎部點(diǎn)也會(huì)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(dòng)等影響因素，在5km半徑范圍內(nèi)精度可達(dá)到厘米級(jí)，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(jì)研究院采用傳統(tǒng)的管線縱斷面測量與四等水準(zhǔn)精度測量同時(shí)進(jìn)行。使用兩臺(tái)NA2型水準(zhǔn)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(zhǔn)記錄本上記錄縱斷點(diǎn)。其中后視和前視為轉(zhuǎn)點(diǎn)，間視為施測的縱斷點(diǎn)。本工程首次采用了GPSRTK和傳統(tǒng)測量互補(bǔ)的方法施測縱斷面，驗(yàn)證了GPSRTK施測縱斷面精度滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)體現(xiàn)了GPSRTK測量優(yōu)勢。

①采用水準(zhǔn)觀測均需在標(biāo)尺分劃線成像清晰而穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。當(dāng)出現(xiàn)下列情況時(shí)不能進(jìn)行觀測：在日出后與日落前30min內(nèi)；標(biāo)尺分劃線的影像跳動(dòng)而難于照準(zhǔn)時(shí)；氣溫突變時(shí)；風(fēng)力太大而使標(biāo)尺與儀器不能穩(wěn)定時(shí)。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(dòng)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(diǎn)；同時(shí)配備2人觀測儀器，2人記錄，3個(gè)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(diǎn)屬性即可，在提高效率的同時(shí)避免了人力和資源浪費(fèi)。

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

（2）橫斷面測量

水利規(guī)劃設(shè)計(jì)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(diǎn)數(shù)據(jù)。根據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)要求，每100m施測一個(gè)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(jìn)度，在滿足設(shè)計(jì)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(jì)算的準(zhǔn)確性。

結(jié)語

利用GPSRTK技術(shù)測量精度高，可以達(dá)到厘米級(jí)精度，且不累計(jì)傳遞誤差，觀測時(shí)間短并可實(shí)時(shí)提供三維坐標(biāo)，完全可以滿足地下管線點(diǎn)測量精度，同時(shí)，操作簡單方便，可以極大提高工作效率，從而節(jié)約了時(shí)間，提高了經(jīng)濟(jì)效率。

參考文獻(xiàn)：

[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(qiáng)，龔真春，李國營.利用GPS-RTK測量作業(yè)應(yīng)注意事項(xiàng)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(xiàng)目方案設(shè)計(jì)[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(shí)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.