RTK系统在西气东输二线数字化管道中的应用VIP

2 01 0正 第 6 期 管 道 技 木 Pi p e l i n e Te c hn i q ue 5 设 各 a n d Eq u i p me n t 2 01 0 No 6 R T K系统在西气东输二线数字化管道中的应用 于 涛 ( 中国石油天然气管道局第三工程分公司， 河南郑州4 5 1 4 5 0 ) 摘要 ： 随着 R T K( R e a l T i m e K i n e m a t i c ) 系统的推广 ， 该 系统以高精度及操作便捷在石油管道建设 中 得到了广泛应用。叙述了该系统的基本工作原理及在西气东输二线管道工程施工中的应用情况。文 中对该系统操作简单、 数据处理能力强、 作业效率高、 无累计误差、 测量精度高、 不受自然条件影响等野 外操作过程中的优点以及该 系统在长输管道施工过程 中存在的不足及应注意的问题进行描述。 关键词 ： R T K； 数字化 ； 管道 中图分类号： T E 8 3 2 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 4 9 6 1 4 ( 2 0 1 0 ) 0 6 0 0 4 0 0 2 Ap pl i c a t i o n 0 f RTK i n Di g i t i z i ng Pi p e l i ne i n t he S e c o n d We s t - E a s t Ga s Tr a n s p o r t a t i o n P i p e l i n e P r o j e c t YU T a o ( 3 r d E n g i n e e r i n g B r a n c h ， C h i n a P e t r o l e u m P i p e l i n e B u r e a u， Z h e n g z h o u 4 5 1 4 5 0 ， C h i n a ) A b s t rac t ： Wi t h t h e d e v e l o p me n t o f t h e R T K( R e a l T i m e K i n e m a t i c )t e c h n o l o g y ， t h e s y s t e m g e t s p l a y s i t s e y e - c a t c h i n g r o l e i n o i l p i p e l i n e c o n s t r u c t i o n d u e t o h i g h p r e c i s i o n a n d e a s y o p e r a t i o n T h i s p a p e r d i s c u s s e s i t s w o r k i n g p ri n c i p l e a n d a p p l i c a t i o n o f R T K i n t h e s e c o n d w e s t e a s t g a s t r a n s p o r t a t i o n p e p e l i n e p r o j e e t T h e n i t i n t r o d u c e s s u c h m e ri t s o f i t as s i m p l e o p e r a t i o n ， e ff i c i e n t d a t a p r o c e s s i n g ， h i g h o p e r a t i n g e ffic i e n c y ， n o r o u n d o ff e r r o r ， h i g h me a s u rin g p r e c i s i o n， u n a f f e c t e d b y n a t u r a l c o n d i t i o n s i n o u t d o o r wo r k ， a n d d e me r i t s a n d p r o b l e ms i n t h e c o n s t r u c t i o n p r o c e s s o f l o n g d i s t a n c e p i p e l i n e Ke y wo r d s： RTK； di g i t i z i n g； pi pe l i n e 0 引言 随着全球定位系统 ( G l o b a l P o s i t i o n i n g S y s t e m) 技 术的快速发展 ， R T K测量技术 已经陆续应用于管道数 字化管理当中。R T K因其精度高 、 实时性强 ， 成 为最 先进的技术设备和最经济 的技术方法。西气东输 二 线在施工初期 ， 业主就对全面打造数字化管道提 出了 具体要求 ， 如勘察设计单位利用卫星遥感与数字摄 影 测量技术进行选线 ， 获取了管线两侧各 2 0 0 m范围内 的沿线四维数据 ， 并应用地理信息系统与全球定位系 统 ， 初步建立起了包括管道沿线地形、 环境 、 人 口、 经 济等内容的管道信息管理系统。文中以西气东输二 线第 6 B标段为例， 介绍 R T K系统的应用经验。 1 R T K 系统工作原理 R T K( R e a l T i m e k i n e m a t i c ) 系统是建立在实时处 理两个测站的载波相位基础上的。它能实时提供观 测点的三维坐标。E 6 5 0基本工作原理为 ： 在已知基准 站安置 1台 G P S接收机 ， 对所有可见卫星进行连续的 收稿 日期 ： 2 0 0 91 02 4 收修改稿 日期： 2 0 1 0 0 6 2 2 观测， 并将其观测数据和测站信息， 通过无线电传输 设备， 实时地发送给流动站， 流动站 G P S接收机在接 收G P S 卫星信号的同时， 通过无线接收设备， 接收基 准站传输 的数据 ， 然后根据相对定位的原理， 实时解 算 出流动站的三维坐标及其精度。该系统将双频 G P S 天线、 双频 G P S接 收机、 数据链、 G S M G P R S( G e n e r al P a c k e t R a d i o S e r v i c e ) 、 蓝牙 、 锂电池和数据存储集成于 一 体 ， 可以轻松安放在三脚架或者对中杆上进行测量 作业。内置 G P S模块采用高精度 G P S接收板 ， 同时可 以跟踪 2 6通道 ( 2 4 G P S+2 S B A S ) ， 跟踪性 能优越。整 机高度密封 ， 防水、 防尘、 防震 ， 功耗低。 2 R T K 系统在管道施工中的作用 2 1 操作简单、 数据处理能力强 、 作业效率高 在以往的管道测量放线和站场 、 阀室的定位放样 过程 中， 大都使用经纬仪、 水准仪或全 站仪进行定 位 测量。经纬仪测量管道走线， 水准仪测量高程， 使用 的仪器种类繁多， 操作 过程需要 34人配合才能进 行， 且放样过程中还要求点间通视情况良好， 作业效 第 6期 于涛： R T K 系统在西气东输二线数字化管道 中的应用 4 1 率较低 。 1 p p m=1 0 ， D为距离， k m R T K系统在一般平坦地形下， 设站一次可完成 1 0 k m半径的测量 区域 ， 大大减少 了传统测量所需 的控 制点数量和测量仪器 的移站次数。该系统操作简单 、 数据处理能力强 ， 作业 中仅需把设计好 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 ， 作业速 度快 ， 劳动强度低 ， 正 常情 况 下 ， 1 2人即可完成全部操作 ， 在很大程度上代 替了 其他几种不同的测量仪器， 既节省了费用， 又提高劳 动效率。 2 2 不受自然条件影响 ， 作业条件要求低 依照数 字化管道 的要 求 ， 所 有焊 口、 桩 点、 穿跨 越、 站场和阀室的精确位置数据及相关地理信息都需 要采集上报。西气东输二线 6 B标段地处罗布泊边缘 戈壁地 ， 地形极为复杂 ， 地势起 伏较大。传 统的经纬 仪与水准仪都很难达到通视的效果， 要想完成测量作 业必须多次移站方能实现。 R T K测量系统是依靠卫星定位 ， 不要求两点间满 足光学通视 ， 只需要满足“ 电磁波通视” 和对天空的基 本通视， 即可正常工作。因此， 与传统测量仪器相比， R T K技术受通视条件 、 能见度 、 气候 、 季节等 因素的影 响和限制较小 ， 在传 统测量看来 由于地形复杂 、 地物 障碍而造成的难通视地区， 只要满足 R T K的基本工作 条件( 卫星信号、 数据链连接正常) ， 甚至于雨、 雪天气 及夜间， 它都能轻松地进行快速的高精度定位作业和 数据采集工作 。 E 6 5 0系统环境参数 见表 1 。 表 1 E 6 5 0系统环境 系数 2 3 测量精度高， 无累计误差 在管道施工中， 由于受到地形及其他因素的影 响， 传统仪器要进行多次移站， 但每次移站都存在误 差累积的状况， 移站的次数越多， 累积数值越大。而 采用 R T K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 R T K的基本工作条件， R T K的平面 精度和高程精度都能达到c m级。 E 6 5 0系 统 主 要 精 度 指 标 j 见 表 2 。表 2中， 表 2 F _,6 5 0系统主要精度指标 3 RT K 系统使用过程中应该注意的问题 3 1 环境及卫星状况的影响 白天中午 ， 受电离层 干扰大 ， 共用卫星数少 ， 常接 收不到5颗卫星信息， 因而初始化时间长甚至不能初 始化 ， 也就无法进行测量。在同样 的条件和同样 的地 点上进行 R T K测量 ， 上午 1 1 ： 0 0之前和下午 3 ： 3 0之 后 ， R T K测量结果准而快 ， 而中午时分 ， 很难进行 R T K 测量 ， 可见选择作业 时段 的重要性 。另外 ， 选择双频 机型也可消弱电离层的影响。 3 2 数据链传输 问题 要使 R T K连续 快速地获 得准确测值 ， 就必须使 R T K流动站连续、 可靠 、 快 速地接 收到基 准站发来 的 数据链信号 ， 数据链 传输 的高可靠性和强抗干扰性主 要受地形地势的影响 。因此 ， 为 了接收到基准站播发 的电磁波信号， 要求基准站和流动站之间的天线必须 满足“ 电磁波通视” ， 即电磁波能从基准站通过直射、 绕射和反射 等传播 方式有效地到达流动站。另外在 现场测量 中， 要多设一些“ 多余 ” 控制点 ， 作为 R T K测 量结果的检核点。 4 结束语 R T K系统因其高精度、 高效率和便捷性强， 成为 西气东输二线乃 至当前 石油工程建设 中先进 的技术 方法。某公司已成功的将 R T K系统应用于西气东输 二线工程的管道 中线定位测量， 站场、 阀室施工放样 ， 管道完整性的信息采集等方面。该系统在的成功使 用 ， 极大程度上提高 了工作效率 ， 有效地降低了现场 施工成本 ， 为管道的数字化建设 和项 目管理工作做 出 了巨大贡献。 参考