四川省煤田地质局一三七队 四川达州 635006
摘要：通过阐述网络RTK技术的基本原理、组成及优缺点，结合达州市经济开发区地下管线测量工程，介绍城市地下管线探测中采用网络RTK施测地下管线点的技术方法，并对此方法的生产成果通过常规手段进行复测验证和精度分析，论述了网络RTK技术在地下管线点测量中的应用情况。
关键词：网络RTK；管线点测量；技术方法；精度分析
随着《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》（国办发[2014]27号）和《住房城乡建设部等部门关于开展城市地下管线普查工作的通知》（建城〔2014〕179号）两个文件的下发，全国各地都在紧锣密鼓地组织开展城市地下管线普查工作。对于参加普查工作的专业队伍来说，如何采用高效可行的技术方法，确保普查任务优质按期完成，化解施测任务重、生产工期紧、质量要求高等系列矛盾，是当前大家面临的一个首要难题。为此，打破常规测量手段，探索和研究采用网络RTK技术进行地下管线点测量的新方法尤为迫切和重要。
1.网络RTK技术的基本原理
网络 RTK是基于CORS（利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统）基础上的实时差分定位技术。在某一区域内建立若干个GNSS基准站，对该地区构成网状覆盖，联合若干基准站数据解算或消除电离层、对流层等影响，发播GNSS改正信息，对该地区内的GNSS用户进行实时载波相位/伪距差分改正的定位方式，又称为多基站 RTK。
1.1 系统组成
网络RTK核心技术的代表是VRS（Virtual Reference Station）虚拟参考站，其组成包括3部分：控制中心，固定站和用户部分[1]。
1）控制中心
控制中心是整个系统的核心，既是通讯控制中心，也是数据处理中心。它利用通讯线与所有的固定参考站通讯，通过无线网络（GSM，CDMA，GPRS）与移动用户通讯，由计算机实时系统控制整个系统的运行。
2）固定站
固定参考站是固定的GNSS接收系统，分布在整个网络中，一个VRS网络可包括无数个站，但最少要3个站，站间距离可达70km（传统高精度GNSS网络，站间距离不过10～20km）。固定站与控制中心之间有通讯线相连，数据实时地传送到控制中心。
3）用户部分
用户部分就是用户的接收机，加上无线通讯的调制解调器。根据自己的不同需求，放置在不同的载体上，接收机通过无线网络将自己初始位置发给控制中心，并接收中心的差分信号，生成厘米级的位置信息。
1.2工作原理和流程
1）各个固定参考站通过Internet连续不断地向数据控制中心传输GPS卫星观测数据。
2）控制中心实时在线解算网内各基线的载波相位整周模糊度值和建立误差模型。
3）流动站将单点定位/或DGPS 确定的位置坐标（NMEA格式），通过无线移动数据链路（如GSM/GPRS、CDMA）传送给数据控制中心，控制中心在流动站附近位置创建一个虚拟参考站，通过内插得到虚拟参考站各误差源影响的改正值，并以RTCM格式通过NTRIP协议发给流动站用户。
4）流动站与虚拟参考站构成短基线。流动站接收控制中心发送的虚拟参考站差分改正信息或者虚拟观测值，进行差分解算得到用户厘米级的定位成果[2]。
2.网络RTK技术的优缺点
2.1 网络RTK技术的优点
网络RTK技术主要体现出以下优点：
1）减少了初始化时间，增加了移动站与参考站之间的距离，扩大了作业范围。
2）采用连续基准站，用户随时可以观测，大大提高了工作效率。
3）网络RTK的可用性高于常规RTK，且受电离层活动的影响较小。
4）利用多个参考站的数据，采用模型方法大大减弱了噪声的影响，定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累。
2.2 网络RTK技术的缺点
1）网络RTK技术受测区环境、地理位置的限制。
2）对数据的参数要求准确度过于严格。
3）可靠度还不能达到100%。
网络RTK技术尽管还存在一些缺陷，但相对于其强大的技术优势而言，仍然具有非常广阔的应用前景。通过多年工程实践，采用合理的技术手段，完全可以削弱或弥补网络RTK技术的不足，从而使其技术优点得以进一步的体现。
3.应用实例
3.1 工程概况
本文以达州市经济开发区地下管线测量工程为例，介绍网络RTK技术在该工程地下管线点测量中的应用及精度情况。该测区属于开发区，地势相对平缓，道路较宽敞，两侧高大建筑物较少，道路两侧边线与建筑物之间是较宽阔的花圃树木，对视空影响不大，除个别地方外对网络RTK作业无大的影响。该工程预计地下管线探测工作量200公里，但工期要求很紧，部分区域正在进行道路施工和厂房建设，采用常规测量方法很难按时完成工程任务。为此，项目部决定在该工程中采用网络RTK技术配合全站仪的测量方式进行地下管线点测量，即对于视野开阔、建筑物稀少、网络通讯条件良好的区域，采用网络RTK技术进行管线点测量；对于个别植被较高、建筑物稠密等不宜采用网络RTK技术采集的管线点，则采用全站仪极坐标法进行补测。
3.2 施测方法
采用网络RTK技术进行地下管线点测量的方法如下：
1）仪器设置
首先打开中海达V30 GNSS接收机，锁定观测卫星，打开手簿，通过蓝牙建立手簿与接收机间的通讯。然后启动测量软件，建立新文件，设置网络RTK测量模式的参数，通过中国移动的GPRS方式拨号，连接到Interet网络，使用网络RTK系统管理员提供的用户名和密码，通过Internet网络连接到网络RTK系统数据处理中心。最后连接数据中心，获取源列表，待初始化完成、获得固定解后，开始测量采集数据。
2）坐标转换参数获取
本工程中，收集到了足够的三等及以上平面和高程控制点，经踏勘和检测满足要求。使用网络RTK技术采集6个已知控制点，平面和高程同时采集。采集完成后，利用手簿自带的参数转换功能，添加5个控制点点对，第6个已知点作为检核点。5个点对添加完成后，设置好中央子午线、投影带和坐标系统，平面选择四参数法，高程选择平面拟合，点击解算，手簿自动计算出转换参数，并显示坐标转换残差，经分析满足要求后点击应用，在测量点库中检查第6个检核点成果，经核对满足要求，参数可以使用。
3）管线点测量
坐标转换参数检查无误后，开始进行地下管线点测量。测量时，将对中杆立在管线点标志上，待达到固定解且水平气泡居中后，点击手簿上的平滑，平滑前将观测次数设置为10次，仪器自动计算10次的平均值作为该点观测成果，设置点号和编码，保存后完成一测回观测。照此法进行其他管线点的测量。
4）内业数据处理
每天外业观测任务结束后，及时将各类数据从手簿中传输到计算机，同时还应做好备份确保数据安全。在计算机中对数据进行整理、检查，提交满足要求的格式供后续工序使用。
5）成果质量控制
为保证测绘成果精度，本工程在作业中采取了必要的质量控制措施：接收机选用了固定误差＜10㎜、比例误差系数＜2㎜/㎞的中海达V30双频接收机，该机经检定合格并在有效期内。参与坐标转换的已知点等级高、精度高且分布均匀，能有效控制测区范围，另有未参与转换的已知点作为检核。为了提高观测数据的可靠性，每次作业开始前，均进行了至少一个同等级或高等级的已知点检核，检核较差符合要求[3]。管线点的施测均严格按照相关技术规程进行作业，践行了全过程的质量管理措施，确保最终成果质量。
3.3 复测验证和精度分析
1）复测验证方法
一、管线点测量成果质量检测时，随机抽查了测区管线点总数10.5%的管线点进行复测，检测点在测区内均匀分布。
二、精度检测方式：使用全站仪采用管线数字测绘法进行同精度检测。
三、根据重复测量的点位平面位置较差或高程较差计算中误差，点位中误差或高程中误差均按下式计算：
式中 Δ——重复测量的点位平面位置较差或高程较差；
n——重复测量的点数[4]。
2）精度分析
利用全站仪施测的检测点数据和采用网络RTK技术施测的管线点数据进行精度统计。本工程地下管线点总数为8219点，共检测了863点，经计算，平面位置较差均满足规范要求，高程较差出现23点超限。通过分析，高程较差超限的23个管线点均位于道路边线外网络信号较差的花圃树木中，剔除粗差后，将余下的840点进行统计计算，得出测量点位中误差=0.029m，高程中误差=0.025m，满足规程要求（见表1和表2）。
4.结束语
本文阐述了网络RTK的基本原理和优缺点，结合具体工程实例实践了网络RTK技术在地下管线点测量中的应用方法，并采用常规测量手段进行了复测检验和精度分析。经验证，在视野开阔、通讯条件良好的地方，采用网络RTK技术施测的地下管线点的精度是能满足规程要求的，至于极少量不宜采用网络RTK技术采集的管线点，可利用全站仪补测获取成果。
在生产中，只要严格按照操作规程技术要求进行作业，同时通过全面的质量保证措施，充分利用网络RTK技术的强劲优势，不但能得到稳定可靠的高精度测绘成果，而且还极大地提高了管线点测量的工作效率和质量，降低了劳动强度，节约了测绘成本费用，为开展地下管线普查工作提供了可借鉴的经验和实用方法。
参考文献：
[1] 徐锋，宗强，张沥.连续运行参考站系统的建设及其在测量中的应用[J].测绘与空间地理信息，2009（03）.
[2] 程远达，余美义.基于GPS虚拟参考站系统的应用实践与思考[J].江西测绘，2007（S1）.
[3] CH/T2009-2010，全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范[S].中华人民共和国测绘行业标准．北京：测绘出版社，2010．
[4] CJJ61-2003，城市地下管线探测技术规程[S]．中华人民共和国行业标准．北京：中国建筑工业出版社，2003．
作者简介：
罗发永（1966—）：男，四川南充人，学士，测绘高级工程师、注册测绘师，主要从事测绘技术应用与研究、测绘质量管理工作。
论文作者:罗发永
论文发表刊物:《基层建设》2016年1期
论文发表时间:2016/5/21
标签：管线论文; 测量论文; 网络论文; 技术论文; 地下论文; 高程论文; 精度论文; 《基层建设》2016年1期论文;