RTK系统在长输管道施工中的应用 石晓伟

RTK系统在长输管道施工中的应用石晓伟

发表时间：2019-06-25T16:11:25.367Z 来源：《基层建设》2019年第7期作者：石晓伟

[导读] 摘要：随着国家经济的高速发展，管道项目的大量兴建，RTK（Real Time Kinematic）系统以其精度高、操作简单、受环境影响小、自动化程度高的特点广泛应用于石油管道建设。

（中石化胜利建设工程有限公司山东省东营市 257000）

摘要：随着国家经济的高速发展，管道项目的大量兴建，RTK（Real Time Kinematic）系统以其精度高、操作简单、受环境影响小、自动化程度高的特点广泛应用于石油管道建设。本文介绍了该系统的定义、工作原理及其与传统测量方法相比的技术优点，分析了其使用过程中的一些注意事项，并对该系统在长输管道施工过程中的应用进行了描述。

主题词：RTK；测量；管道施工

随着管道建设的发展，现场施工要求与后期管理水平的不断提高，数字化、信息化技术手段被广泛应用，对管道的后期管理和安全运行要求一步步提高。管道的测量定位以及管道数字化信息的收集是管道数字化系统最基础的内容，它保证了管道数字化系统的组成和管道后期的安全稳定运行。随着全球定位系统技术的高速发展，RTK系统因其定位精度高、作业效率高，不受自然条件影响，自动化程度高等特点，被广泛应用于长输管道建设中，现阶段已经成为一种非常高效、实用的测量设备和技术方法，提高了长输管道施工的工作质量和效率，保证了施工进度。

1 RTK测量系统

RTK（Real Time Kinematic）实时动态差分法是一种依托全球定位系统的新的测量方法，它能够在野外测量作业中实时得到厘米级精度的定位数据，并且操作简单。

RTK系统是基于载波相位观测值的定位系统，基准站通过收集、动态差分法处理观测值和GPS卫星信息等数据的方式，将测量坐标信息传送给流动站。RTK测量系统的原理是利用数据处理和数据传输技术，进行实时动态差分计算。在进行定位时，首先找到合适的地点放置好基准站，一般在白天11点以前、14点以后，这个时间段电离层干扰小，共用卫星多，可以较好的接受卫星信号，然后流动站一方面实时地接受基准站的观测数据及已知数据，另一方面也要及时地反馈给基准站位置点的测量数据，整个测量过程中数据传输量大，数据传输速度高，就要要求传输速度至少达到9600的波特率。

2 RTK系统的优点

相对于传统测量方法，RTK技术主要有以下优点：

2.1定位精度高，无误差积累

由于受到地形及其他因素的影响，在管道施工中，传统仪器设备可能要进行多次移站才能完成测量工作，但每次移站都会造成误差积累的情况出现，因此移站的次数越多，积累数值越大，误差也就越大。采用RTK系统则完全可以避免累计误差的产生，只要施工现场能够满足RTK的基本工作条件，在指定的作业半径范围内，RTK系统可以得到厘米级的平面精度和高程精度。

2.2操作简单，作业效率高

传统的管道施工过程中大都使用经纬仪、水准仪或全站仪进行管道放线及位置坐标、高程的收集工作。经纬仪测量管道走线，水准仪测量高程，使用的仪器设备种类繁多，操作过程复杂，一般需要3-4人配合才能进行，而且放样过程中还要求点间通视情况良好，作业效率低。

在一般地形地势下，RTK系统设站一次可完成至少5km半径的测量区域，大大减少了传统测量方法所需的控制点数量和测量仪器的移站次数。该系统操作简单、作业效率高，作业中仅需把设计给出的坐标输入到电子手薄中，背着流动站，它就会提醒测量人员到达放样点的位置，几秒种就可以测得一个坐标。

在长输管道建设中，可以采用1+2的配置模式，即一台基站，两台移动站，适应于长输管道多机组同时作业的施工生产模式，作业速度快，劳动强度低。正常情况下，1人即可完成全部操作，在很大程度上代替了其他几种测量仪器，既节省了野外作业费用，又提高劳动效率。

2.3不受自然条件影响，作业限制少

RTK测量系统是依靠卫星定位，与传统测量方法不同，不要求满足“两点间光学通视”，只需要满足“电磁波通视”和对天空的基本通视即可进行正常作业，也就是要求电磁波能从基准站通过直射、绕射、反射等传播方式有效地到达流动站。

2.4作业自动化，多种测绘功能

RTK系统可以进行各种测绘作业，包括管道走向、拐角角度、焊口坐标、高程的测量。流动站利用电子手簿内安装的软件控制系统，通过手动输入观测数据和已知数据、电脑导出的方法，无需人工干预便可得到测量结果，实现多种测绘功能，使测量过程中存在的其他辅助、计算的工作大大减少，提高了工作效率，同时也减少了人为误差，保证测量精度。

3 RTK系统在长输管道施工中的应用

3.1设计交桩

在传统管管建设进行设计交桩时，施工单位需要通过周围固定参照物或者手持GPS来测量和控制桩位，使用RTK系统则大大简化了这个过程。交桩时，只要在桩位上进行坐标采集或者直接根据设计图纸提供的桩位坐标就可以精确的找到桩位，保证后期测量放线走向准确，三桩埋设位置精确。

3.2测量放线

在传统长输管道施工中，一般使用经纬仪、水准仪或者全站仪进行测量放线，上述仪器受现场限制较多，在地形地势复杂、能见度低、雨、雪等条件下无法进行测量工作，测量精度得不到很好的保证。RTK系统则完全避免了以上因素，只要在工作半径内能接收到卫星信号就能完成工作。RTK系统进行测量放线时，可以在操作手簿上显示出中心线的位置，测量点距离中心线的垂线距，测试点距两桩点的距离和线路施工起点的总里程，测量准度高、工作效率高。

3.3角度测量

在长输管道拐点位置处，使用RTK系统的角度测量功能，只要测出角度线上的三个点坐标，在操作手簿上就能直接显示出测量角度和

每个边线长度，可以测量出该位置处弯管角度，对图纸角度给予核对，为我们正常施工提供理论依据。

3.4位置坐标和高程采集

在长输管道施工过程中，管道走向信息、拐点处位置坐标和焊口处高程是几个需要重点采集的数据。根据实践经验，用RTK测量一个位置的坐标所需要的时间仅为5S左右。使用RTK系统，可以提高管道下沟过程中位置坐标的收集效率，保证了施工进度，也为竣工资料的编写提供现场依据。

4结论

随着国家经济的高速发展，长输管道建设又将迎来一个新的高潮，数字化管道要求的不断提高，RTK技术将被越来越多的应用于数字化管道建设中。它可以起到对管道设计的完善作用、对管道施工的推动作用，对测量定位的发展作用，为提高管道设计、施工和管理维护的作业效率和工作质量打下了牢固的基础，积极促进了管道数字化建设和管理的进一步发展。

参考文献：

[1]胡娟娟，李宏波.论GPS在工程测量工作中的应用.公路交通科技，2012

[2]GB5O369—2006.油气长输管道工程施工及验收规范

[3]徐小兵.油气长输管道工程施工技术手册.石油工业出版社，2011

[4]于涛. RTK系统在西气东输二线数字化管道中的应用.管道技术与装备，2010

[5]朱一萌.数字化管道技术在管道建设中的应用研究.长江大学学报，2009

作者简介：石晓伟，男，籍贯：山东省肥城市，毕业院校：山东大学，电气工程及自动化专业，目前职称：工程师，主要从事工作：石油化工、机电安装、钢结构、市政管网等工程施工。