RTK技术在长输管道数字化工程建设中的应用

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摘 要：本文探讨随着科学技术发展，GPS技术已被引入长输管道数字化工程测量行业。根据多年的实践，介绍了数字管道的概念，数字化管道的意义， 数字管道在工程建设阶段的研究内容， rtk测量技术在长输油气管道数字化建设的应用。

关键词：RTK 长输管道数字化管道 应用

一、数字管道的概念

数字管道是管道的虚拟表示，能够汇集管道的自然和人文信息，人们可以对该虚拟体进行探查和互动。具体的说，数字管道是应用遥感（RS）、数据收集系统（DCS） 或SCADA 系统、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、业务管理信息系统、计算机网络和多媒体技术、现代通信等高科技手段，对管道资源、环境、社会、经济等各个复杂系统的数字化、数字整和、仿真等信息集成的应用系统，并在可视化的条件下提供决策支持和服务。

二、数字化管道的意义

长输管道是跨省市的复杂大系统，所涉及的地理信息、环境参数、运行参数、资源等都是庞大的，在没有应用GIS对这些数据进行管理之前，很难做到科学的决策和管理。GIS将RS、GPS、DCS和PS等多个数据源统一集成，建立基础地理信息数据库，保持了数据的完整性和现势性，在数字管道中发挥了核心功能。

数字化管道建设将在确定最佳路线走向、资源优化配置、灾害预测预警和运营风险管理中发挥极大的作用，数字化管道必将成为今后长输天然气管道建设的目标。数字化管道建设势在必行。

三、数字管道在工程建设阶段的工作内容

数字管道可提供多种互联网信息服务，如管道建设者可以通过互联网查看不同比例管道及其沿线周边环境的直观信息，也可查看某一天、某一道工序环节的进度，甚至每道焊口的焊工信息、无损检测影像、焊工档案、焊口的坐标值及埋深等基本信息。数字管道建设包括：

1.GPS数据采集系统

采集全球定位系统采集施工过程中的管道大地坐标数据。

2.测量管理信息系统

对施工过程中的测量数据的采集、计算、图形绘制和报表输出。

3.勘查施工管理系统

对施工过程中的施工数据、永久性数据以及资料的采集、生成、审核、上报与管理。

四、GPS定位的RTK测量技术在长输管道数字化建设的应用

1.GPS测量方法和RTK系统

1.1常规GPS的测量方法常规GPS的测量方法如静态、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。是一种将GPS与数传技术相结合，实时解算进行数据处理，在1～2s的时间里得到高精度位置信息的技术，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量提高了外业作业效率，它是GPS测量技术发展的一个新突破，在工路工程中有广阔的应用前景。

1.2RTK系统的组成。RTK系统主要由基准站接收机、数据链及移动接收机三部分组成。它是利用2台以上GPS接收机同时接收卫星信号，其中一台安置在已知坐标点上作为基准站，另一台用来测定未知点的坐标（移动站）。基准站根据该点的准确坐标求出其他卫星的距离改正数并将这一改正数发给移动站，移动站根据这一改正数来改正其位结果，从而大大提高定位精度。它能够实时地提供测站点指定坐标系中的三维定位结果并达到厘米级精度。

1.3RTK技术的原理。RTK技术的原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，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。这样，用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。

2.RTK技术的特点

2.1工作效率高：在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测量完5～l0km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的设站次数。移动站一人操作即可，提高了工作效率。

2.2定位精度高：只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。

2.3全天候作业：RTK测量和传统测量相比，RTK测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制小，在传统测量看来难于开展作业的地区，只要能满足RTK的基本工作条件，它也能进行快速高精度定位，使测量工作变得更容易更轻松。RTK测量自动化、集成化程度高，数据处理能力强。RTK可进行多种测量内、外业工作。移动站利用软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，减少了辅助测量工作和人为误差，保证了作业精度。

3.RTK技术的应用

最新的RTK技术在长输数字化管道建设中具备以下几个功能和作用：

3.1绘制大比例尺地形图。长输管道选线多是在大比例尺带状地形图上进行。用传统方法测图，先要建立控制点，然后进行碎部测量，绘制成大比例尺地形图。这种方法工作量大，速度慢，花费时间长。用实时GPS动态测量可以完全克服这个缺点，只须在沿线每个碎部点上停留一两分钟，即可获得每点的坐标、高程，结合输入的点特征编码及属性信息，构成带状所有碎部点的数据，在室内即可用绘图软件成图。由于只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息，而且采集速度快，因此大大降低了测图难度，既省时又省力，非常实用。

3.2长输管道中线放样。设计人员在大比例尺带状地形图上定线后，需将长输管道中线在地面上标定出来。采用实时GPS测量，只需将中桩点坐标输入到GPS电子手簿中，系统软件就会自动定出放样点的点位。由于每个点测量都是独立完成的，不会产生累计误差，各点放样精度趋于一致。

3.3长输管道的横、纵断放样和土石方量计算纵断放样时，先把需要放样的数据输入到电子手簿中，生成一个施工测设放样点文件，并储存起来，随时可以到现场放样测设。横断放样时，先确定出横断面形式，然后把横断面设计数据输入到电子手簿中，生成一个施工测设放样点文件，储存起来，并随时可以到现场放样测设。同时软件可以自动与地面线衔接进行“戴帽”工作，并利用“断面法’，进行土方量计算。通过绘图软件，可绘出沿线的纵断面和各点的横断面图来。因为所用数据都是测绘地形图时采集而来的，不需要到现场进行纵、横断面测量，大大减少了外业工作。而且必要时，可用动态GPS到现场检测复合，这与传统方法相比，既经济又实用。

3.4长输管道数据采集中的应用。数据采集资料是工程的第一手资料，是整个工程竣工资料的基础，没有了数据采集资料，管线工程将无法出竣工图，所有的竣工资料将无法制定和编写，所以数据采集的真实性和准确性，必须引起重视，而数据采集的测量，则必须借助RTK技术才能高效真实的反应出来，在数据采集时一般采用RTK的连续点测量和非连续地形点测量两种模式。

4.RTK技术的优点

4.1实时动态显示经可靠性检验的厘米级精度的测量成果。

4.2彻底摆脱了由于粗差造成的返工，提高了GPS作业效率。

4.3作业效率高，每个放样点只需要停留时间不止5 1Os，流动站小组作业，每小组每天可完成中线测量5～10km，其精度和效率是常规测量所无法比拟的。

4.4在中线放样的同时完成中桩抄平工作。

4.5应用范围广，可以涵盖长输管道地形图测量，施工放样，监理，竣工测量，GIS前端数据采集诸多方面。

4.6如辅助相应的软件，RTK可与全站仪联合作业，充分发挥RTK与全站仪各自的优势。

五、推广建议

1.GPS静态定位技术和动态定位技术相结合的方法可以高效、高精度地完成长输管道平面控制测量。

2.生产过程中采用常规方法和GPS技术相结合生产流程可以极大地提高生产效率。

3随着GPS技术特点是RTK技术的发展，各个厂家相继推出了具有自主专利技术的仪器，其初始化时间越来越短，跟踪能力也越来越强，精度越来越高，可靠性越来越强，有着良好的性价比，在勘察设计单位具有代替全站仪的趋势，单位设备更新时应考虑这一因素。

六、结束语

RTK技术在长输管道数字化建设中的应用，是长输管道测量的一项革命性的技术革新，它将对传统的作业理念予以更新，极大地提高了勘测精度和勘测效率，在数字化管道建设中有广阔的应用前景。

参考文献

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