GPS RTK技术在工程测量中的应用

高道林

摘要：GPS，也就是全球定位系统，RTK，是实时动态差分法。GPS-RTK，利用的是载波相位动态差分的方法，来实现野外实时厘米级精度测量，具有相当高的野外工作效率，其作业条件要求较低，且操作简便、高效，不会有测量误差的积累，定位精度较高，数据处理可靠，对于工程测量有着重要的作用。本文以实际工程为例，介绍了GPS—RTK技术在工程测量中的应用，总结了几点体会。

关键词：GPS—RTK技术；工程测量；输气管道工程；中线放样

1GPS-RTK技术在工程测量中的应用

1.1 控制测量

控制测量，是工程建设、管理与维护的重要保证，其测量中的控制网网型与测量精度，需要根据工程的实际规模与性质来判断。以城市控制网为例，其优点在于精度高、面积大，且使用较为频繁，但由于城市发展建设的问题，工程施工中极容易破坏控制网导线，对工程测量的效率与效果产生影响。因此，控制网测量对于精度有着极高的要求。而使用GPS-RTK技术进行控制测量，只需要选定合适的基准站和流动站，就可以完成相应的测量工作，如果测量点无法设置控制点，还可以通过交会法等间接的方法来实现控制测量。相比于传统的控制测量方法，GPSRTK技术避免了点与点之间必须保持通视的弊端，其覆盖面积以及测量效率、测量精度有所提高，且花费的费用也相对较小。

1.2 施工放样

施工放样，是工程建设的前期准备工作，对于工程建设的开展与竣工后的工程质量有着重要的影响。采用GPS-RTK技术进行施工放样，只需要在RTK控制器中输入相应的放样起点坐标、终点坐标、曲线转交和半径等放样参数，就能够快速准确的完成施工放样工作。在利用GPS-RTK技术施工放样中，可以利用坐标及桩号进行放样，也可以在放样过程中进行误差的判断与控制，从而消除了累积误差的产生，有效地保证了放样的精确度。

1.3 碎部测量

在利用传统测量方法进行碎部测量时，不仅要进行控制点的布设工作，还需要保持测量过程中监测站与所测点之间的持续通视，最少需要2～3人来完成整个工作，且对人员的技术水平以及工作能力有着较高的要求。而使用GPS-RTK技术进行碎部测量，则可以免除布设控制点的工作环节，只需要1位具有测量经验的工作人员，在其携带的仪器当中输入碎部点的输入特征编码，就可以通过测图软件完成地形图的绘制，然后，将获得的碎部属性与坐标信息输入到相应的仪器当中，就可以完成整个碎部测量工作。

2 GPS RTK 技术在工程测量中的应用实例分析

以某煤层气输气管道工程线路测量及中线放样为例

2.1 工程概况

某煤层气输气管道工程全长89km。其中主管线长79km；支管线10km。设计压力4.5MPa，设计输气量3.2×108m3/a。主管线d508mm，支管线d168.3mm，按照设计要求需进行煤层气输气管道线路工程1：2000地形图测量，晋煤机关末站、长治末站及线路阀室和调压站的1：500地形图测量。

2.2 控制测量

2.2.1 平面控制测量

首级平面控制测量采用6台套中海达GPS接收机进行静态网联测量，根据沿途国家等级控制点情况，首级平面控制布设了GPSE级点48个，编号为G001～G048。实地埋石或打钢钉标志。GPS网的布设根据测区实际需要预期达到的精度、测区自然地理及交通状况等，按照优化设计原则进行。点位选在视野开阔、交通方便、地面稳定的位置。在此基础上以动态GPS测量RTK点作次级加密。所选E级GPS点按照规范要求布设在利于接收机接收卫星信号，远离其他电磁干扰地点，保证了采集的数据质量。采用抵偿高程面上的高斯正形投影3°带平面直角坐标系统。

观测时严格按照规范要求，准确对中。观测人员都严格按照规定时间进行作业，保证有足够的同步观测时间。接收机开启前和作业过程中，逐项填写观测手簿，精确量取天线高2次，准确记录，确保无误。基线解算及网平差采用随机软件解算，重复基线差和基线环闭合差均不超限，满足规范要求。

2.2.2 高程控制测量

首级高程控制双频GPS高程拟合，在测区两端有三家店II等水准点和D001、D002II等水准点为起算数据，作为已知高程。GPS外业观测完成后将3个高程已知点和其他高程未知点进行双频GPS高程拟合测量，拟合的测量精度满足规范的要求。外业用电磁波三角高程联测用南方606型2″级全站仪进行五等电磁波测距三角高程测量往返高差测量检核，仪器高和目标高均量到毫米，符合要求。

2.2.3 线路中线控制测量

根据甲方设计人员实地踏勘所定中线方向，埋设选线中线桩和测量控制桩。為了方便以后施工，在中线桩附近以同样精度施测了2～3个固定控制桩，固定桩和中线桩采用V8动态双频GPS接收机，用RTK方式采集点的平面坐标和高程。在进行RTK测量时，时时查看解算点的点位精度及高程精度。

2.3 1：2000线路带状图测量

地形图测量采用全野外数字化测图。分3个作业小组，外业使用1台全站仪及3台套RTK进行数据采集，内业使用南方CASS7.1数字化成图软件编辑，最终提供AutoCAD格式的*.dwg图形文件。

采用动态RTK测量时流动站距参考站的距离不超过5km。原始数据当天下载、备份，以防丢失。当天数据当天处理，发现漏点或超限点要及时补测、重测。根据设计要求，测图范围为管线两侧各60m以内管道、电线、通信线、铁路、公路、大车路、里程碑、河流、桥涵、独立树、房屋等实测。所有线型、字体的比例及格式均严格按照设计书要求执行。

2.4 中线放样

根据设计人员提供的中线设计坐标，现场用动态RTK进行实地放样，在仪器手薄中输入放样坐标后，软件会自动解算此点的相关信息，作业人员根据提示能够快速准确地放样出点位。

3 结论：

由于正值夏季，线路两旁植被及农作物较多，通视条件不好，用常规仪器测量费时费工，工作量较大，而且误差较大，所以采用GPS—RTK测量地形图，不仅高效快速，而且精度也比较高。RTK测量不要求基准站、移动站通视，不受气候、季节等因素的影响，而且作业距离和范围大大扩展，使测量工作变得更容易、更轻松。在建筑物比较密集的地方，可用全站仪配合RTK进行测量，提高了作业效率。

参考文献：

[1]浅论GPS（RTK）在工程测量中的应用及其优点[J].陆立飞.世界有色金属.2017（01）

[2]GPSRTK技术在地质勘探工程测量工作中的应用[J].彭学勤.低碳世界.2014（15）endprint