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摘要：地下管网规划及建设是一个城镇进行正常生产和生活的支撑，是城镇建设中非常重要的基础设施。本文作者根据多年基于地下管网规划及建设的实践经验，在分析了目前地下管网建设现状的基础上，从目前小城镇地下管网规划及建设现状、GPS-RTK技术简介、GPS-RTK技术在管网规划及建设中的测量实施、影响GPS-RTK精度的因素及提高GPS-RTK精度的主要措施等方面着重介绍了GPS-RTK技术在小城镇地下管网规划及建设中的应用。
关键词：GPS-RTK技术；小城镇地下管网；规划；建设
Abstract: the underground pipe network planning and construction is a normal life and production town of support, is very important in town construction of infrastructure. The author in this paper based on the underground pipe planning and construction practice experience, in the analysis of the current underground pipe based on the current situation of the construction, from the small town planning and construction of underground pipe status, GPS-RTK technology introduction, GPS-RTK technology in network planning and construction of the measuring implement, influence GPS-RTK precision of the factors and improve the accuracy of GPS-RTK main measures, mainly introduces GPS-RTK technology in small towns in the construction of underground pipe planning and application.
Keywords: GPS-RTK technology; Small towns underground pipe; Planning; construction
中图分类号： G322 文献标识码：A 文章编号：
前言
地下管网担负着城镇的废物排泄、能源输送、信息传递等功能，它是城镇进行正常生产和生活的物质基础。要管理地下管网，保证地下管网规划及建设的可持续发展,必须采取新的有效方法、措施。
传统的小城镇地下管网规划及建设主要采用附合导线、导线网方法来进行，不仅费工费时，而且精度分布不均匀。采用GPS-RTK来进行地下管网的规划、建设，能够实时知道定位精度，同时又能及时知道观测质量如何，从而在很大程度上提高了作业效率。
因此，把GPS-RTK技术用于小城镇地下管网规划及建设值得探讨和推广。
1. 目前小城镇地下管网规划及建设现状
地下管网是城镇中很重要的基础设施。地下管线又分为许多类型，有给水、污水、雨水、通信光缆、供电线缆、燃气管线等等。随着城市的发展，地下管线的种类也会越来越多，如此多的地下管线给城镇规划建设的管理带来了困难，也带来了更多的矛盾和问题。具体来讲，主要表现为：各种管线专项规划不合理，对指导、控制城镇建设上滞后；地下管线施工情况复杂，没有统一管理，形成了各自为政的局面；地下管线产权不明，管道重复建设、建设中对原有管线造成破坏，尤其在财政投资、政府出资、融资的建设项目上更为严重。
小城镇地下管网的建设、规划管理确实存在着多种问题。虽然产生问题的原因是多因素的，也是极其复杂的，但是我们不能只停留在问题表面, 应积极、主动地制定管理措施和制度，尤其是推动先进的技术来促进地下管网的建设、规划的发展。
2. GPS-RTK技术简介
2.1 GPS系统
近几年来，出现了一种定位准确、网点反应速度快、减少管线控制位点数量的新型地下管网规划及建设测量技术——GPS技术。GPS，即全球定位系统（Global Positioning System），是可以测距、授时的空间导航系统，通过信息的传输来提供定点的空间位置、空间信息及空间速度。一般而言，全球定位系统主要由卫星站、监控站和接受客户端组成。卫星站的作用是根据程序计算数据、传输数据；监控站的作用是一方面接受卫星站的空间信息，对卫星站的工作状态进行监控，另一方面是转换数据格式，使其更易于用户使用；接受客户端进行接收转换后的数据，以图片、影像形式预览信息。全球定位系统技术也因其快速、方便的定点测量及准确的对放样点平面位置测定的功能，目前广泛的应用于地下管网规划及建设施工中。
2.1实时动态定位（RTK）系统
实时动态定位（RTK）系统主要包括两大部分：流动站和基准站。进行实时动态测量的重要保证是无线数据通讯，基本原理是将精度高的首级控制点作为测量的基准点，并且需要安放一台接收机用作参考站，以便能对卫星进行连续的观测。接收机能同时接收卫星信号和经无线电传输设备传送的观测数据，经过计算机计算处理，可以得到流动站的测量精度和三维坐标。用户可以通过此系统对待测点进行实时监测，依据待测点的精确度指标，来确定观测的时间，这样可以提高工作效率，减少不必要的观测。
3. GPS-RTK技术在小城镇地下管网規划及建设中的应用
3.1 GPS-RTK技术在管网规划及建设中的测量实施
GPS-RTK技术在对小城镇地下管网进行测量实施时，主要涉及到以下作业。
3.1.1 基准站的架设工作
架设基准站是GPS-RTK技术实施的首要设备。其主要包括做好各种准备工作，收集所需资料，星历的预报，提前做好工作计划；在基准站中间安置好GPS接收机，并连接好电台天线、发射电台和电瓶，测量GPS天线的高度，工作模式设为RTK模式；设置基准站；输入控制点；坐标转换等。
当待测地区有假定坐标系时，并且其大地定向是未知的，就可以用控制点联测法来解坐标的转换参数。一般而言，GPS-RTK技术是以已知控制点联测的方法构成地方坐标系来进行坐标转换的，其测量结果由系统自动解算转换参数。在完成上述构建操作后，手簿内部自动进行转换参数的求解，就可进行具体的测量操作。
3.1.2 图根点测量工作
进行图根点的观测时，为保证图根点精度，同一点观测两次取其中数为最终成果，两次测量较差不大于±5cm，方进行下一点观测。当出现点位失锁时重新初始化，再次进行观测，直到得到固定解。部分控制点，由于附近障碍物较多，信号不好，坐标解算不出来时，将接收机移到旁边得到固定解后，再慢慢的将接收机移至点位上来进行测量。
3.2影响GPS-RTK在管网规划及建设中精度的因素
在GPS-RTK停用与管网规划、建设的实际操作中，会有一些外部因素影响其精度。具体闻言，主要有以下三方面。第一，坐标转换参数精度因素。由于求解坐标转换参数至少需要3个已知公共点，所以其精度不仅与测区内选择的公共点的位置和数量有关，还与选用的已知公共点的坐标精度有密切关系。第二，外部作业环境。参考站位置的选择会很大程度上影响测量精度。所以参考站一般要远离诸如高压线、飞机场、变电站、大功率无线电发射台等无线电干扰源，同时需要远离大面积水域，防止GPS-RTK信号的多路径效应影响。第三，人为因素。测量员作业不熟练也会影响结果精度。在实际作业时，如果操作屏幕显示的不是固定记录数据，会降低放样点的精度，严重的甚至会出现错误。另外，如果操作人员未保持接收机天线垂直，测设的成果就不可取，降低测设点坐标精度。同时，由于操作不当导致电瓶电量不足，也会降低流动站测设坐标的可靠性和精度。
3.3提高GPS-RTK管网规划及建设中精度的主要措施
针对影响GPS-RTK在管网规划及建设中精度的因素，笔者在此提出几点提高GPS-RTK精度的措施。第一，参考点尽量选在较高的位置，要适当提高基准站发射天线的高度，同时根据卫星星历预报，选择几何图形强度因子较小、卫星数量较多的时间段进行测设。第二，适当延长在每个测设点的观测时间，并且将流动站天线尽可能保持垂直，以确保测设出数据是固定解。第三，将流动站的作业半径控制在10km以内，若想提高作业距离，可用定向天线，定向天线可以使信号集中在某一个方向上，这样当将天线指向正确的方向时能明显的提高作业距离，或者也可以选择电台中继站电台，中继站电台一边接收来自基准站发射的数据，一边发射这些数据，这样也能明显的提高作业距离。
结束语
总之，GPS-RTK技术具有观测时间短、精确度高、操作简单和能够实时提供三维坐标等的优点，极大程度的提高了工作效率，减轻了劳动者的劳动强度。运用此技术得到的三维坐标数据便于保存，也方便用于构建工程管理的数据库或者其他的工程。其效率高，稳定性好，操作方便简单等优点，以及其精度符合底下管线控制测量的有关规定，目前已经开始被广泛的应用于小城镇地下管网规划及建设中。
【参考文献】
[1] 张才荣. 小城镇地下管线建设对策初探[J]. 山西建筑, 2007,(34) .
[2] 赵凯,王丛光. 小议城市地下管线的勘查与测量[J]. 民营科技, 2010,(01) .
[3] 李萍, 雷建生. GPS-RTK技术在地下管线控制测量中的应用[J]. 安徽地质, 2010,(01)
[4] 杨荫奎, 李景卫, 周光永. GPS RTK控制测量在地籍测量中的应用[J]. 山东冶金, 2005,(03) .
[5] 王建辉, 李百战, 郑洁, 杨明宇, 刘猛. 重庆市白沙镇地下管线信息系统分析[J]. 顺德职业技术学院学报, 2005,(01) .
关键词：GPS-RTK技术；小城镇地下管网；规划；建设
Abstract: the underground pipe network planning and construction is a normal life and production town of support, is very important in town construction of infrastructure. The author in this paper based on the underground pipe planning and construction practice experience, in the analysis of the current underground pipe based on the current situation of the construction, from the small town planning and construction of underground pipe status, GPS-RTK technology introduction, GPS-RTK technology in network planning and construction of the measuring implement, influence GPS-RTK precision of the factors and improve the accuracy of GPS-RTK main measures, mainly introduces GPS-RTK technology in small towns in the construction of underground pipe planning and application.
Keywords: GPS-RTK technology; Small towns underground pipe; Planning; construction
中图分类号： G322 文献标识码：A 文章编号：
前言
地下管网担负着城镇的废物排泄、能源输送、信息传递等功能，它是城镇进行正常生产和生活的物质基础。要管理地下管网，保证地下管网规划及建设的可持续发展,必须采取新的有效方法、措施。
传统的小城镇地下管网规划及建设主要采用附合导线、导线网方法来进行，不仅费工费时，而且精度分布不均匀。采用GPS-RTK来进行地下管网的规划、建设，能够实时知道定位精度，同时又能及时知道观测质量如何，从而在很大程度上提高了作业效率。
因此，把GPS-RTK技术用于小城镇地下管网规划及建设值得探讨和推广。
1. 目前小城镇地下管网规划及建设现状
地下管网是城镇中很重要的基础设施。地下管线又分为许多类型，有给水、污水、雨水、通信光缆、供电线缆、燃气管线等等。随着城市的发展，地下管线的种类也会越来越多，如此多的地下管线给城镇规划建设的管理带来了困难，也带来了更多的矛盾和问题。具体来讲，主要表现为：各种管线专项规划不合理，对指导、控制城镇建设上滞后；地下管线施工情况复杂，没有统一管理，形成了各自为政的局面；地下管线产权不明，管道重复建设、建设中对原有管线造成破坏，尤其在财政投资、政府出资、融资的建设项目上更为严重。
小城镇地下管网的建设、规划管理确实存在着多种问题。虽然产生问题的原因是多因素的，也是极其复杂的，但是我们不能只停留在问题表面, 应积极、主动地制定管理措施和制度，尤其是推动先进的技术来促进地下管网的建设、规划的发展。
2. GPS-RTK技术简介
2.1 GPS系统
近几年来，出现了一种定位准确、网点反应速度快、减少管线控制位点数量的新型地下管网规划及建设测量技术——GPS技术。GPS，即全球定位系统（Global Positioning System），是可以测距、授时的空间导航系统，通过信息的传输来提供定点的空间位置、空间信息及空间速度。一般而言，全球定位系统主要由卫星站、监控站和接受客户端组成。卫星站的作用是根据程序计算数据、传输数据；监控站的作用是一方面接受卫星站的空间信息，对卫星站的工作状态进行监控，另一方面是转换数据格式，使其更易于用户使用；接受客户端进行接收转换后的数据，以图片、影像形式预览信息。全球定位系统技术也因其快速、方便的定点测量及准确的对放样点平面位置测定的功能，目前广泛的应用于地下管网规划及建设施工中。
2.1实时动态定位（RTK）系统
实时动态定位（RTK）系统主要包括两大部分：流动站和基准站。进行实时动态测量的重要保证是无线数据通讯，基本原理是将精度高的首级控制点作为测量的基准点，并且需要安放一台接收机用作参考站，以便能对卫星进行连续的观测。接收机能同时接收卫星信号和经无线电传输设备传送的观测数据，经过计算机计算处理，可以得到流动站的测量精度和三维坐标。用户可以通过此系统对待测点进行实时监测，依据待测点的精确度指标，来确定观测的时间，这样可以提高工作效率，减少不必要的观测。
3. GPS-RTK技术在小城镇地下管网規划及建设中的应用
3.1 GPS-RTK技术在管网规划及建设中的测量实施
GPS-RTK技术在对小城镇地下管网进行测量实施时，主要涉及到以下作业。
3.1.1 基准站的架设工作
架设基准站是GPS-RTK技术实施的首要设备。其主要包括做好各种准备工作，收集所需资料，星历的预报，提前做好工作计划；在基准站中间安置好GPS接收机，并连接好电台天线、发射电台和电瓶，测量GPS天线的高度，工作模式设为RTK模式；设置基准站；输入控制点；坐标转换等。
当待测地区有假定坐标系时，并且其大地定向是未知的，就可以用控制点联测法来解坐标的转换参数。一般而言，GPS-RTK技术是以已知控制点联测的方法构成地方坐标系来进行坐标转换的，其测量结果由系统自动解算转换参数。在完成上述构建操作后，手簿内部自动进行转换参数的求解，就可进行具体的测量操作。
3.1.2 图根点测量工作
进行图根点的观测时，为保证图根点精度，同一点观测两次取其中数为最终成果，两次测量较差不大于±5cm，方进行下一点观测。当出现点位失锁时重新初始化，再次进行观测，直到得到固定解。部分控制点，由于附近障碍物较多，信号不好，坐标解算不出来时，将接收机移到旁边得到固定解后，再慢慢的将接收机移至点位上来进行测量。
3.2影响GPS-RTK在管网规划及建设中精度的因素
在GPS-RTK停用与管网规划、建设的实际操作中，会有一些外部因素影响其精度。具体闻言，主要有以下三方面。第一，坐标转换参数精度因素。由于求解坐标转换参数至少需要3个已知公共点，所以其精度不仅与测区内选择的公共点的位置和数量有关，还与选用的已知公共点的坐标精度有密切关系。第二，外部作业环境。参考站位置的选择会很大程度上影响测量精度。所以参考站一般要远离诸如高压线、飞机场、变电站、大功率无线电发射台等无线电干扰源，同时需要远离大面积水域，防止GPS-RTK信号的多路径效应影响。第三，人为因素。测量员作业不熟练也会影响结果精度。在实际作业时，如果操作屏幕显示的不是固定记录数据，会降低放样点的精度，严重的甚至会出现错误。另外，如果操作人员未保持接收机天线垂直，测设的成果就不可取，降低测设点坐标精度。同时，由于操作不当导致电瓶电量不足，也会降低流动站测设坐标的可靠性和精度。
3.3提高GPS-RTK管网规划及建设中精度的主要措施
针对影响GPS-RTK在管网规划及建设中精度的因素，笔者在此提出几点提高GPS-RTK精度的措施。第一，参考点尽量选在较高的位置，要适当提高基准站发射天线的高度，同时根据卫星星历预报，选择几何图形强度因子较小、卫星数量较多的时间段进行测设。第二，适当延长在每个测设点的观测时间，并且将流动站天线尽可能保持垂直，以确保测设出数据是固定解。第三，将流动站的作业半径控制在10km以内，若想提高作业距离，可用定向天线，定向天线可以使信号集中在某一个方向上，这样当将天线指向正确的方向时能明显的提高作业距离，或者也可以选择电台中继站电台，中继站电台一边接收来自基准站发射的数据，一边发射这些数据，这样也能明显的提高作业距离。
结束语
总之，GPS-RTK技术具有观测时间短、精确度高、操作简单和能够实时提供三维坐标等的优点，极大程度的提高了工作效率，减轻了劳动者的劳动强度。运用此技术得到的三维坐标数据便于保存，也方便用于构建工程管理的数据库或者其他的工程。其效率高，稳定性好，操作方便简单等优点，以及其精度符合底下管线控制测量的有关规定，目前已经开始被广泛的应用于小城镇地下管网规划及建设中。
【参考文献】
[1] 张才荣. 小城镇地下管线建设对策初探[J]. 山西建筑, 2007,(34) .
[2] 赵凯,王丛光. 小议城市地下管线的勘查与测量[J]. 民营科技, 2010,(01) .
[3] 李萍, 雷建生. GPS-RTK技术在地下管线控制测量中的应用[J]. 安徽地质, 2010,(01)
[4] 杨荫奎, 李景卫, 周光永. GPS RTK控制测量在地籍测量中的应用[J]. 山东冶金, 2005,(03) .
[5] 王建辉, 李百战, 郑洁, 杨明宇, 刘猛. 重庆市白沙镇地下管线信息系统分析[J]. 顺德职业技术学院学报, 2005,(01) .