广东省佛山地质局广东佛山528000
摘要:本文介绍了城市地下管线测量平面和高程控制网的建立及测量分类和施测方法，并对城市地下管线测量中RTK和全站仪技术应用优势和不足进行了分析与探讨，以供同仁参考。
关键词:RTK和全站仪；城市地下管线测量；技术应用
一、前言
近来年，随着城镇化建设的不断推进，城市建设规模不断扩大，城市使用功能日趋复杂。作为城市公共设施组成部分的城市地下管线由单一、简单的形式发展到多类别、多权属和布局复杂的管线网。城市建设高速发展与落后的管理手段之间的矛盾也日益尖锐，任何一种管线发生故障都会带来重大损失。因此，必须尽快按照城市规划管理的要求，根据城市的条件采取最经济合理的普查方法查明城市建成区或城市规划发展区内的地下管线现状，获取准确的管线数据，建立城市地下管线管理信息系统，实现城市地下管线信息的科学化和现代化管理，所以地下管线的测量工作正在成为测绘市场中新的亮点，需求量将会越来越多。本文介绍了城市地下管线测量平面和高程控制网的建立及测量分类和施测方法，并对城市地下管线测量中RTK和全站仪技术应用优势和不足进行了分析与探讨，以供同仁参考。
二、城市地下管线测量平面和高程控制网的建立
对于已有大比例尺地形图的地区，应充分利用原有控制点进行施测各管线特征点。如果没有控制点或密度不够时，则应建立精度适宜，密度合理，点位不易被施工破坏的平面和高程控制网。可采用全站仪布设光电测距导线或全球定位系统（GPS）以及水准测量的方式，按《城市测量规范》、《城市地下管线探测技术规程》的要求，布设平面和高程控制点。
三、城市地下管线测量的分类及施测方法
城市地下管线测量分为两大类：已竣工的地下管线测量和未还土的地下管线测量。未还土的地下管线测量，主要是通过直接测定管线的特征点来完成管线的测量工作。已竣工地下管线测量是指所有管线竣工后并已还土的地下管线测量。这类地下管线测量主要是通过物探的方式将管线特征点反映到地面上，然后施测各种管线特征点，再把各特征点展绘在地形图上进行编辑。施测时一般采用全站仪直接施测管道各种特征点处的外顶或内底高及平面位置。在空旷地区，建筑物不太稠密的住宅区和大马路上，可采用GPS-RTK测量各管道每个特征点的3维坐标。施测前应作好收集资料的准备工作，主要是收集各种管线的设计图，合理有效地利用好设计图，有利于提高地下管线测量质量，提高作业效率。
四、城市地下管线测量中RTK和全站仪技术应用
第一，RTK组成及工作原理：RTK由基准站、差分传送、流动站和手簿终端控制器组成。基准站在一定的观测时间内，一台或几台接收机分别固定在一个或几个测站上，一直保持跟踪观测卫星，并提供差分坐标、星历等信息。差分传送将基准站差分数据传输给流动站，包括测站坐标、观测值、卫星跟踪状态等数据。流动站接收GPS信号及基准站差分信号，并进行解算，得到实时的高精度定位结果。手簿终端控制器，内置RTK测量软件，可设置基准站，流动站的工作参数，显示运动中的流动站实时坐标成果、测量技术参数。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，并达到厘米级精度。
第二，全站仪工作原理：全站仪可以同时进行角度（水平角，竖直角）测量，距离（斜距，平距，高差）测量和数据处理，并能按一定程序和格式将测量数据传送给相应的数据采集器，是一种由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。全站仪通过精密电子度盘测角、通过激光／红外测距，然后进行自动记录、存储、计算出平面坐标和海拔高程，并形成数据文件通过数据线传输到计算机进行后期工作。
第三、RTK和全站仪联合运用的优势：在进行城市管线测量中，运用RTK和全站仪技术，可以达到相辅相成互补关系，实现了城市地下管线测量乃至城市所有相关测量任务的完成，RTK无需通视的优点弥补了全站仪要求通视的局限，而全站仪不受卫星影响的特点也正好弥补了RTK受卫星影响的局限。尤其对于城市地下管线测量，由于地下管线埋设的复杂性决定了我们需要实测的管线点位也就特别多，外业测量任务也就特别重。管线点包括线路特征点和附属设施（附属物）中心点，可分为明显管线点和隐蔽管线点两类。它的分布很有特点：在市区内主要分布在各条马路的路面及人行道上，相对集中且呈带状分布；在郊区主要是石油、给水、电信等长途输送管道，线路单一且距离较长。针对上述特点若采用传统测量方法则必须先沿测区布设大量的导线点，再采用全站仪进行施测，而且由于通视条件的约束，往往需要频繁的转移测站，工作效率很低。相对于传统测量方法，RTK和全站仪结合在城市地下管线测量中的应用主要优势：一是测量范围广。GPS(RTK)测量距离根据数据链的传播限制和定位精度要求确定，根据测区具体情况，可设置不同的发射天线高度和架设中继站增长传播距离，但在城市地下管理线测量中RTK测量距离一般不宜超过5km。若卫星条件理想，通讯信号强，可达到10km-15km。这个特点不仅满足了复杂的城市区域地下管线测量，也满足了郊区地下管线测量。二是测量精度高。RTK测量精度可达到：平面10mm+2ppm；高程20mm+2ppm。而常规测量中地下管线点的测量精度：平面位置中误差不得大于±5cm(相对于临近控制点)，高程测量中误差不得大于±3cm(相对于临近控制点)。另外，RTK测量测站之间无需通视，是相互独立的观测值，不存在误差积累传播，所以即使是后续全站仪测量也有了精度保障。相比较传统模式，优势尽显。三是测量效率高，劳动强度降低。RTK通过实时处理能在2s内即可测得三维坐标。流动站重量较轻，便于携带，减轻了现场测量人员的劳动强度，而且可以一个人单独作业，提高了工作效率。
第四，RTK、全站仪联合运用的不足。目前，RTK和全站仪联合运用对城市测量来说，也存在一定的局限性，具体表现在以下几个方面：一是RTK设备成本较高；二是RTK卫星信号问题，RTK同静态GPS一样都受卫星信号的牵制，在城市高楼密集区、或其他卫星接收不好的地方，得不出固定解；三是RTK数据传送问题，手机通讯、网络连接能否正常运行，是RTK能否成功的关键；四是全站仪操作比较耗时、耗力，且不能通视；等等。虽然RTK、全站仪目前仍存在一定局限性，但还是被普遍运用于各个行业，而且越来越普及，相信在不久的将来一定会出现更便捷实用的测量仪器。
五、结语
总之，GPS-RTK和全站仪结合的使用，能进一步提高测量作业效率，降低了劳动强度，节省了测量费用，使测量变得更轻松容易；单独使用GPS-RTK或全站仪都有一定的局限性，而两者的组合测量作业模式能进一步提高劳动生产率和成果的可靠性，它使得GPS定位技术扩大了应用范围。
参考文献：
[1]王宏俊.GPSRTK在地下管线测量中的应用探讨.矿山测量，2010,05期
[2]徐绍铨等.《GPS测量原理及应用》.武汉测绘科技大学出版社,1998
[3]张序.《测量学》.东南大学出版社,2006