CN109870545A - 基于rkt的管道测绘内检测检验点测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RKT的管道测绘内检测检验点测量方法及系统，测量方法包括如下步骤：步骤一，获得基准站坐标并分析，将所得结果传送给移动站；步骤二，当基准站和移动站之间距离超过RTK测量范围时，使用基准站和移动站的同步技术重新获得高精度基准站坐标，继续RTK测量，本步骤进一步包括：基准站移动到移动站位置；在基准站和移动站距离很近时进行RTK的同步定位操作，利用移动站当前的高精度坐标，使基准站重新定位自己的坐标；同步后，移动站移动到下一个需要测量的地点；步骤三，获得移动站坐标。本发明保证了坐标测量精度，采用同步移动技术，保证整条管道的定位点坐标处于统一的精度区间，保障较高的开挖定位的复现率。

Description

基于RKT的管道测绘内检测检验点测量方法及系统

技术领域

本发明涉及管道测绘领域，具体是一种基于RKT的管道测绘内检测检验点测量方法。

背景技术

在进行管道内检测的同时，完成管道位置（地理坐标）的检测，不仅可以有效预报由于地震、河床下沉等给管道带来的直接危害，并且可以提高管道内检测的缺陷定位精度，给管道的维修提供地理坐标支持，即管道测绘内检测。

管道测绘的核心工作是对搭载在PIG上的惯性仪表数据进行离线处理，获得管道的地理信息。为此需要对惯导系统提供的三维姿态、加速度信号，里程计提供的里程信号，以及预先测量的校验点坐标信号进行数据融合。而校验点坐标数据的精度对测绘精度有重要影响。

传统校验点坐标的测量通常通过户外GPS设备获得，有如下缺陷：

首先，坐标测量精度低。卫星轨道误差、卫星钟差、对流层、电离层的大气延迟、多路径效应、SA干扰等，导致民用GPS设备定位精度通常在2.93米至29.3米之间，而通常国际上管道测绘工程合同要求定位精度达到正负1米。

其次，直接测量校验点坐标难以保证管道各测量段精度分布的统一。受校验点空间分布的影响，直接的坐标测量精度不稳定。民用GPS设备的定位精度受很多因素影响，例如测量时飞临上空的定位卫星个数、天气情况等，因此很难保证在数百公里管道的数百个校验点坐标都在同一精度范围内。这将严重影响后续修正算法的实施。

最后，直接测量校验点坐标难以保证一段时间后开挖作业时坐标测量的复现率。

受测量时间的影响，通常的点坐标测量只要间隔一段时间，即便是1个小时，也会导致点坐标测量的复现率大幅度下降。也就是说，对同一校验点间隔一段时间的多次测量很难获得一致的坐标。由于检测和开挖往往间隔数周时间，使开挖成本进一步增加。

综上所述，通用的GPS直接测量地理坐标方法很难满足管道测绘内检测工程的需求。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于RKT的管道测绘内检测检验点测量方法，该方法坐标测量精度高，保证整条管道的定位点坐标处于统一的精度区间，保障较高的开挖定位的复现率。

本发明采用的技术方案：

基于RKT的管道测绘内检测检验点测量方法，该方法包括如下步骤：

步骤一，获得基准站坐标并分析，将所得结果传送给移动站；

骤二，当基准站和移动站之间距离超过RTK测量范围时，使用基准站和移动站的同步技术重新获得高精度基准站坐标，继续RTK测量；

步骤三，获得移动站坐标。

进一步，步骤一中，将一台接收机放在基准站上，另外一台接收机放在移动站上；基准站实际坐标已知，基准站和移动站同时接收同一个卫星发射的信号，并且基准站将已知位置信息和基准站测量值相比较，得到GPS差分改正值，然后基准站将这个GPS差分改正值通过电台及时传送给移动站，精化移动站GPS测量值，使其得到精度较高的观测值。

进一步，只要基准站的已知坐标是准确的，则移动站测得的相对坐标精度能够和已知坐标达到几乎相同的坐标精度。

进一步，步骤二中进一步包括：

2.1 基准站移动到移动站位置；

2.2 在基准站和移动站距离很近时进行RTK的同步定位操作，利用移动站当前的高精度坐标，使基准站重新定位自己的坐标；

2.3 同步后，移动站移动到下一个需要测量的地点。

进一步，RTK能够保障较高的开挖定位的复现率。

进一步，由于RTK测量的精度等级是厘米级的，而且在移动基站后继续测量也能够保证之前的精度等级，因此，当最初基站的已知坐标精度较高时，可以看成在绝对坐标精度上与实际坐标一致。

基于RKT的管道测绘内检测检验点测量系统，包括基准站、移动站和数据链子系统；其中，数据链子系统获得基准站坐标并分析，将所得结果传送给移动站；当基准站和移动站之间距离超过RTK测量范围时，使用基准站和移动站的同步技术重新获得高精度基准站坐标，继续RTK测量；最终获得移动站坐标。

进一步，所述基准站包括基准站接收机、天线Ⅰ、电脑Ⅰ、电源Ⅰ；所述天线Ⅰ、电脑Ⅰ、电源Ⅰ分别与基准站接收机相连；所述移动站包括移动站接收机、天线Ⅱ、电脑Ⅱ、电源Ⅱ；所述天线Ⅱ、电脑Ⅱ、电源Ⅱ分别与移动站接收机相连。

进一步，所述数据链子系统包括基准站电台、基准站电台天线、移动站电台、移动站电台天线、电源Ⅲ；所述电源与基准站电台相连；所述基准站电台天线与基准站电台相连，基准站电台又与基准站接收机相连；所述移动站电台天线与移动站电台相连，移动站电台又与移动站接收机相连。

进一步，所述天线Ⅰ和天线Ⅱ采用GPS天线。

本发明的有益效果：

本发明采用载波相位差分技术进行校验点坐标的测量，保证坐标测量精度，采用RTK基站、移动站同步移动技术，保证整条管道的定位点坐标处于统一的精度区间，保障较高的开挖定位的复现率。

附图说明

图1是RTK定位系统示意图；

图2是RTK基准站和移动站的同步移动示意图。

图中符号说明：1、基准站，11、基准站接收机，12、天线Ⅰ，13、电脑Ⅰ，14、电源Ⅰ，2、移动站，21、移动站接收机，22、天线Ⅱ，23、电脑Ⅱ，24、电源Ⅱ，3、数据链子系统，31、基准站电台，32、基准站电台天线，33、移动站电台，34、移动站电台天线，35、电源Ⅲ。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示的是本发明的选定实施例。基于本实验发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，基准站接收机11放置在基准站1上，基准站接收机11连接有接收信号的天线Ⅰ12、电脑Ⅰ13、电源Ⅰ14；移动站接收机21放置在移动站2上，移动站接收机21连接有接收信号的天线Ⅱ22、电脑Ⅱ23、电源Ⅱ24；数据链子系统3包括基准站电台31，基准站电台天线32，移动站电台33，移动站电台天线34，电源Ⅲ35；其中，基准站电台31和基准站接收机11相连，移动站电台33和移动站接收机21相连。

载波相位差分技术，又称为RTK（real time kinematic）技术，是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。

基于RKT的管道测绘内检测检验点测量方法，该方法包括如下步骤：

步骤一，获得基准站坐标并分析，将所得结果传送给移动站；

步骤二，当基准站和移动站之间距离超过RTK测量范围时，使用基准站和移动站的同步技术重新获得高精度基准站坐标，继续RTK测量，本步骤进一步包括：

2.1 基准站移动到移动站位置；

2.2 在基准站和移动站距离很近时进行RTK的同步定位操作，利用移动站当前的高精度坐标，使基准站重新定位自己的坐标；

2.3 同步后，移动站移动到下一个需要测量的地点；

步骤三，获得移动站坐标。

图1是RTK定位系统示意图，步骤一中，将一台接收机放在基准站上，另外一台接收机放在移动站上。基准站实际坐标已知，基准站和移动站同时接收同一个卫星发射的信号，并且基准站将已知位置信息和基准站测量值相比较，得到GPS差分改正值，然后基准站将这个GPS差分改正值通过电台及时传送给移动站，精化移动站GPS测量值，使其得到精度较高的观测值。

只要基准站的已知坐标是准确的，则移动站测得的相对坐标精度可以和已知坐标达到几乎相同的坐标精度，所差的只是几个厘米。图1系统能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的高精度，从根本上解决校验点坐标测量的精度问题。

RTK基准站、移动站之间的间隔距离是受限的，不管是长波电台模式还是网络通信模式，通常平原地区间隔不能超过20公里。也就是说，获得最终校验点坐标观测值的移动站受到基准站位置的限制。

但是，本发明采用的工程方案可以解决这个问题，使基准站也可以移动，而且保证移动后的RTK测量精度与之前几乎在同一个等级上，仅仅相差几个厘米，如图2的同步移动操作，可以解决基站移动之后校验点测量的精度统一问题：同步过程中，基准站移动到移动站位置，在两者距离很近时进行同步定位操作，利用移动站当前的高精度坐标，使基站重新定位自己的坐标，而且坐标精度经RTK技术处理，也达到厘米级精度。这样，基站坐标移动后仍然保证了原来的精度标准。同步后，移动站到达下一个位置，重新进行RTK定位操作，移动站也可以保持之前的精度标准。

另一个关注的问题是管道开挖定位的坐标测量能否保持与之前测量坐标的一致。

由于RTK测量的精度等级是厘米级的，而且在移动基准站后继续测量也可以保证之前的精度等级，因此，当最初基准站的已知坐标精度较高时，可以看成在绝对坐标精度上与实际坐标一致。因此时间因素对坐标测量的影响可以忽略不计。也就是说，开挖定位坐标可以和一段时期之前测量的坐标相差距离以厘米计算，可以在工程上接受该控制精度。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.基于RKT的管道测绘内检测检验点测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一，获得基准站坐标并分析，将所得结果传送给移动站；

骤二，当基准站和移动站之间距离超过RTK测量范围时，使用基准站和移动站的同步技术重新获得高精度基准站坐标，继续RTK测量；

步骤三，获得移动站坐标。

2.根据权利要求1所述的基于RKT的管道测绘内检测检验点测量方法，其特征在于：

步骤一中，将一台接收机放在基准站上，另外一台接收机放在移动站上；

基准站实际坐标已知，基准站和移动站同时接收同一个卫星发射的信号，并且基准站将已知位置信息和基准站测量值相比较，得到GPS差分改正值，然后基准站将这个GPS差分改正值通过电台及时传送给移动站，精化移动站GPS测量值，使其得到精度较高的观测值。

3.根据权利要求2所述的基于RKT的管道测绘内检测检验点测量方法，其特征在于：

只要基准站的已知坐标是准确的，则移动站测得的相对坐标精度能够和已知坐标达到相同的坐标精度。

4.根据权利要求1所述的基于RKT的管道测绘内检测检验点测量方法，其特征在于：

步骤二中进一步包括：

2.1 基准站移动到移动站位置；

2.2 在基准站和移动站距离很近时进行RTK的同步定位操作，利用移动站当前的高精度坐标，使基准站重新定位自己的坐标；

2.3 同步后，移动站移动到下一个需要测量的地点。

5.根据权利要求1所述的基于RKT的管道测绘内检测检验点测量方法，其特征在于：RTK能够保障较高的开挖定位的复现率。

6.根据权利要求5所述的基于RKT的管道测绘内检测检验点测量方法，其特征在于：

由于RTK测量的精度等级是厘米级的，而且在移动基站后继续测量也能够保证之前的精度等级，因此，当最初基站的已知坐标精度较高时，能够看成在绝对坐标精度上与实际坐标一致。

7.基于RKT的管道测绘内检测检验点测量系统，其特征在于：包括基准站、移动站和数据链子系统；

其中，数据链子系统获得基准站坐标并分析，将所得结果传送给移动站；当基准站和移动站之间距离超过RTK测量范围时，使用基准站和移动站的同步技术重新获得高精度基准站坐标，继续RTK测量；最终获得移动站坐标。

8.根据权利要求7所述的基于RKT的管道测绘内检测检验点测量系统，其特征在于：

所述基准站包括基准站接收机、天线Ⅰ、电脑Ⅰ、电源Ⅰ；所述天线Ⅰ、电脑Ⅰ、电源Ⅰ分别与基准站接收机相连；

所述移动站包括移动站接收机、天线Ⅱ、电脑Ⅱ、电源Ⅱ；所述天线Ⅱ、电脑Ⅱ、电源Ⅱ分别与移动站接收机相连。

9.根据权利要求8所述的基于RKT的管道测绘内检测检验点测量系统，其特征在于：

所述数据链子系统包括基准站电台、基准站电台天线、移动站电台、移动站电台天线、电源Ⅲ；

所述电源与基准站电台相连；

所述基准站电台天线与基准站电台相连，基准站电台又与基准站接收机相连；

所述移动站电台天线与移动站电台相连，移动站电台又与移动站接收机相连。

10.根据权利要求8所述的基于RKT的管道测绘内检测检验点测量系统，其特征在于：所述天线Ⅰ和天线Ⅱ采用GPS天线。