手持GPS在管道工程施工投標(biāo)階段的應(yīng)用

張鎮(zhèn)，李永春

中國石油天然氣管道局第一工程分公司，河北廊坊065000

手持GPS在管道工程施工投標(biāo)階段的應(yīng)用

張鎮(zhèn)，李永春

中國石油天然氣管道局第一工程分公司，河北廊坊065000

RTK測(cè)量技術(shù)在管道施工中得到廣泛的應(yīng)用，使手持GPS的功能逐漸被人們所忽視。但隨著手持GPS軟硬件的發(fā)展，其定位和導(dǎo)航的精度越來越高，且其隨機(jī)附帶的工具軟件拓展了很多新功能，這為手持GPS在管道工程項(xiàng)目的現(xiàn)場踏勘及標(biāo)書編制中替代RTK測(cè)量技術(shù)，而發(fā)揮其特有的作用提供了契機(jī)。結(jié)合手持GPS在廣州白云國際機(jī)場擴(kuò)建工程的場外航煤輸送管道項(xiàng)目的現(xiàn)場踏勘及標(biāo)書編制過程中的應(yīng)用實(shí)踐，介紹了管道中線坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換與導(dǎo)入、確定現(xiàn)場踏勘的重點(diǎn)部位等踏勘前的技術(shù)準(zhǔn)備；論述了用導(dǎo)航接近和鎖定管道中心線、快速得出并記錄面積、繪制施工部署平面圖等使用手持GPS進(jìn)行現(xiàn)場踏勘的步驟及標(biāo)書編制準(zhǔn)備工作；最后闡述了在手持GPS使用中如何保證定位精度的問題。實(shí)踐證明，手持GPS自帶的MapTrack和VantagePoint軟件的強(qiáng)大功能可為管道工程投標(biāo)提供很大的幫助。

手持GPS；現(xiàn)場踏勘；管道工程投標(biāo)；MapTrack軟件；VantagePoint軟件

廣州白云國際機(jī)場擴(kuò)建工程的中國航油場外航煤輸送管道項(xiàng)目（以下簡稱航煤管道項(xiàng)目）為施工總承包項(xiàng)目，A、B標(biāo)段包含風(fēng)險(xiǎn)較大的征地拆遷工作。為了把風(fēng)險(xiǎn)降到最低，投標(biāo)前有必要對(duì)管道沿線進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場踏勘。業(yè)主只提供了花了不到1 d時(shí)間所形成的全線92.26 km的現(xiàn)場踏勘結(jié)果，為做好投標(biāo)準(zhǔn)備工作，我方借助手持GPS又對(duì)管道施工沿線進(jìn)行了為期14 d的詳細(xì)調(diào)查，掌握了大量現(xiàn)場信息，從而為編寫技術(shù)方案及合理商務(wù)報(bào)價(jià)奠定了良好的基礎(chǔ)。

1 踏勘前的技術(shù)準(zhǔn)備

一般情況下，圖紙上給出的中線成果基本上都是測(cè)量坐標(biāo)（即常說的北京54、西安80等地方坐標(biāo)），而手持GPS和Google Earth支持的是WGS84（經(jīng)緯度）坐標(biāo)系統(tǒng)。航煤管道項(xiàng)目中給出的坐標(biāo)是西安80坐標(biāo)，如果像往常一樣借助坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，不僅轉(zhuǎn)換過程相當(dāng)繁瑣，而且誤差比較大，這次通過手持GPS自帶的MapTrack軟件，輕而易舉地完成了這些工作。

1.1 管道中線坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換與導(dǎo)入

（1）將招標(biāo)文件提供的中線成果表數(shù)據(jù)復(fù)制到Word文檔，并將無用字符（如空格、“+”等）批量替換為數(shù)據(jù)標(biāo)記（西文逗號(hào)“，”），再將這批數(shù)據(jù)復(fù)制到記事本文件（.txt文件）中。航煤管道項(xiàng)目的坐標(biāo)為西安80坐標(biāo)系的地方分支，設(shè)計(jì)單位在給出的中線成果表里已經(jīng)把Y坐標(biāo)前的度帶號(hào)去掉了，故可以直接使用。但有的中線成果表的Y坐標(biāo)會(huì)帶有“度帶”的數(shù)值代號(hào)，而手持GPS在數(shù)據(jù)導(dǎo)入后本身就自動(dòng)生成“度帶”號(hào)，所以整理數(shù)據(jù)時(shí)需要特別注意要將原有“度帶”號(hào)去掉。

（2）打開電腦中的MapTrack軟件，首先點(diǎn)擊“文件”-“導(dǎo)入”-“自定義格式文件”，設(shè)置好導(dǎo)入格式，然后點(diǎn)擊“設(shè)置”-“坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置”，設(shè)置“用戶橢球”和“投影參數(shù)”。本項(xiàng)目應(yīng)用“西安80”地方坐標(biāo)，故“參考橢球”設(shè)置為“IAG75”，如果地方坐標(biāo)采用“北京54”，“參考橢球”就要設(shè)置為“Krasovsky1940”。

“投影參數(shù)”中只需設(shè)置“中心經(jīng)度”，其他參數(shù)選用系統(tǒng)默認(rèn)值就可以了。“中心經(jīng)度”的設(shè)置要根據(jù)管道項(xiàng)目所在地的實(shí)際值設(shè)定，廣州地區(qū)的經(jīng)度范圍在112和114之間，所以中央經(jīng)度設(shè)置為111，其他地區(qū)參照表1設(shè)置就可以了。最后，通過“導(dǎo)入”功能就可以把事先整理好的中線成果數(shù)據(jù)導(dǎo)入到手持GPS里。

（3）手持GPS系統(tǒng)內(nèi)會(huì)配置一份“中國簡圖”，但是包含地理信息量有限，為了踏勘時(shí)更準(zhǔn)確、更方便，導(dǎo)入了一份廣東省的地方詳圖。這種詳圖不僅帶有等高線，而且包含豐富的地理信息，村莊及一般鄉(xiāng)村道路都有標(biāo)注，為野外踏勘提供了很大的幫助。

表1 我國境內(nèi)中心經(jīng)度劃分

1.2 確定現(xiàn)場踏勘的重點(diǎn)部位

在把坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入GPS的同時(shí)，通過MapTrack軟件的“導(dǎo)出”-“導(dǎo)出數(shù)據(jù)”選擇“kml文件”格式，事先導(dǎo)出一份Google Earth默認(rèn)的“kml文件”。這樣，在踏勘前就可以先運(yùn)用Google Earth對(duì)整個(gè)管道線路進(jìn)行宏觀分析。通過Google Earth對(duì)該項(xiàng)目沿線進(jìn)行分析，并結(jié)合招標(biāo)文件，了解到A標(biāo)段廣州增城區(qū)石灘鎮(zhèn)、中新鎮(zhèn)，B標(biāo)段從化區(qū)、花都區(qū)的地形及地上附著物情況較復(fù)雜，現(xiàn)場踏勘時(shí)需重點(diǎn)調(diào)查這幾個(gè)區(qū)域的果樹、魚塘、經(jīng)濟(jì)林、大棚、房屋拆遷等的數(shù)量、分布以及本工程單出圖穿越工程的詳細(xì)情況。

2 使用手持GPS進(jìn)行現(xiàn)場踏勘步驟及標(biāo)書編制準(zhǔn)備工作

2.1 用導(dǎo)航接近和鎖定管道中心線

（1）航煤管道項(xiàng)目全長92.26 km，線路跨越廣州市增城區(qū)、從化區(qū)、白云區(qū)、花都區(qū)等4區(qū)9個(gè)鎮(zhèn)，且當(dāng)?shù)毓钒l(fā)達(dá)，河流眾多，想在無人指引的情況下翻山越嶺準(zhǔn)確找到管道線路，其難度可想而知。業(yè)主組織的踏勘只持續(xù)了半天，且大多地方只是在高速路上用手指一指大概的方向，用半天的時(shí)間記住管道走向也是不可能的。在這種情況下，如果采用手持GPS的導(dǎo)航功能就可以順利到達(dá)管道中心線。先前導(dǎo)入手持GPS的管道中線坐標(biāo)，既可以在屏幕上顯示為一個(gè)航點(diǎn)，也可以顯示為一條航線。最初未找到管道線路走向時(shí)，為了快速到達(dá)管道線路，可以利用“航點(diǎn)”功能乘車，在導(dǎo)航的指引下接近管道線路。不同于現(xiàn)在的車載導(dǎo)航系統(tǒng)，操作手持GPS時(shí)，需要借助屏幕上的“比例尺”目測(cè)判斷管道線路與當(dāng)前位置的距離和方向；隨著距離的拉近，可以通過放大地圖顯示附近的鄉(xiāng)村道路（圖上顯示為白線），從而準(zhǔn)確到達(dá)管道中心線，見圖1（a）。

（2）在現(xiàn)場踏勘中如何保證行進(jìn)路線不偏離管道中心線是影響踏勘速度和效果的重要因素。RTK測(cè)量技術(shù)通過“放線”功能，可以直觀地顯示測(cè)量者是否偏離航線和具體偏離量，而手持GPS目前還不具備這種功能，但完全可以利用“軌跡”功能來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否偏離管道中心線。踏勘時(shí)開啟“軌跡”功能，這時(shí)導(dǎo)入的管道中心線在屏幕上顯示為綠色的“航線”，用戶當(dāng)前的行進(jìn)路線顯示為粉色“軌跡”，用放大按鈕放大屏幕顯示比例尺，如果粉色“軌跡”與綠色“航線”高度重合就說明沒有偏離航線，如果兩者之間不重合且有距離說明行進(jìn)路線偏離了管道中心線，通過屏幕的比例尺可以判斷出具體偏移量，根據(jù)屏幕顯示及時(shí)調(diào)整行進(jìn)路線即可，見圖1（b）。

圖1 導(dǎo)航模式下屏幕顯示

2.2 快速得出并記錄面積

航煤管道項(xiàng)目投標(biāo)報(bào)價(jià)中包含征地拆遷費(fèi)用。管道沿線果樹、魚塘、大棚、房屋拆遷工作量巨大，而工程量清單中提供的量往往與現(xiàn)場情況存在很大誤差。要把商務(wù)報(bào)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)降到最低，現(xiàn)場踏勘時(shí)盡可能準(zhǔn)確地掌握這些項(xiàng)目數(shù)量是關(guān)鍵。在管道施工階段，可以使用鋼尺和RTK碎步測(cè)量兩種方法來測(cè)量面積，但現(xiàn)場踏勘時(shí)間緊、任務(wù)重，這兩種方法顯然不可行。這時(shí)，手持GPS的“面積計(jì)算”功能就突顯出它的優(yōu)勢(shì)，且方法簡單。比如，想得到某廠房的面積，只需開啟“面積計(jì)算”功能，沿著被測(cè)建筑物走一圈，就可以得出該廠房的面積，見圖2。“面積計(jì)算”方法有“軌跡法”和“航線法”兩種，實(shí)踐證明，“航線法”測(cè)量快速，而且誤差較小。

2.3 繪制施工部署平面圖

編制技術(shù)標(biāo)書一般都需要投標(biāo)方按一定比例繪制管道線路走向圖和施工平面布置圖。業(yè)界同行一般采用AutoCAD系列專業(yè)繪圖軟件或日常辦公軟件來完成，無論哪種方法都非常復(fù)雜，而通過手持GPS隨機(jī)附帶的VantagePoint軟件就可以很容易得到線路走向圖。VantagePoint還可以顯示現(xiàn)場踏勘的軌跡，可在現(xiàn)場踏勘時(shí)對(duì)一些重要場地，如臨時(shí)堆管場、機(jī)組營地做出特別標(biāo)注，導(dǎo)出時(shí)也可精確地顯示。在電腦上安裝好VantagePoint軟件后，用數(shù)據(jù)線連接手持GPS和電腦，在操作界面的“地圖”選項(xiàng)下就可以將手持GPS里帶有管道走向的地圖同步導(dǎo)入到電腦的VantagePoint，通過截圖就可以得到如圖3所示的管道線路走向圖，而且比例準(zhǔn)確，包含的地理信息量較大。

圖2 “航線法”測(cè)量面積示意

圖3 通過VantagePoint導(dǎo)出的管道線路走向示意

3 使用中如何保證定位精度

手持GPS的精度主要取決于使用時(shí)能夠鎖定衛(wèi)星的數(shù)量，若衛(wèi)星太少，定位精度就會(huì)低，手持GPS鎖定衛(wèi)星的數(shù)量若少于3顆，則無法定位[1]。另外，通過現(xiàn)場使用發(fā)現(xiàn)，使用人員的現(xiàn)場操作也對(duì)定位精度有很大的影響，這在現(xiàn)場踏勘中應(yīng)特別重視。

（1）手持GPS高感芯片位于機(jī)器電源開關(guān)和LOGO處，建議使用時(shí)距離身體30～50 cm，斜向上45°～60°朝向開闊天空。衛(wèi)星信號(hào)可以通過右上角信號(hào)格判斷，也可以調(diào)出儀表盤切換到衛(wèi)星狀態(tài)查看星空分布，以便做出及時(shí)操作調(diào)整。

（2）在廣州市化區(qū)山林里踏勘時(shí)，因?yàn)檎趽跷锉容^多，鎖定衛(wèi)星數(shù)量較少，有時(shí)甚至無法鎖定衛(wèi)星。通過先移動(dòng)到空曠的區(qū)域，待鎖定衛(wèi)星后利用衛(wèi)星的延遲性再回到測(cè)量點(diǎn)的方法，有效地避免了誤差，順利完成了工作。

（3）在利用手持GPS計(jì)算多邊形面積時(shí)，發(fā)現(xiàn)測(cè)量精度取決于組成該多邊形的航點(diǎn)數(shù)目，航點(diǎn)數(shù)目越多，面積越精確，所以在測(cè)量面積時(shí)應(yīng)盡量多選取航點(diǎn)。

4 結(jié)束語

隨著RTK測(cè)量技術(shù)在管道施工中的廣泛應(yīng)用，手持GPS的功能逐漸被廣大技術(shù)人員忽視，但是RTK測(cè)量技術(shù)設(shè)備復(fù)雜、笨重，使用要求高，很多情況下使用受到限制，而手持GPS體積小，功耗低，攜帶方便，捕捉衛(wèi)星信號(hào)靈敏度高，定位速度快，特別是隨著手持GPS軟硬件的發(fā)展，手持機(jī)的定位和導(dǎo)航精度會(huì)越來越高[2]。雖然手持機(jī)的誤差比RTK稍大，但完全可以滿足施工投標(biāo)階段的現(xiàn)場踏勘需要，且其附帶的MapTrack和VantagePoint軟件更是為編制標(biāo)書提供了很大的幫助。從廣州白云機(jī)場場外航煤輸送管道項(xiàng)目的投標(biāo)中第一次使用手持GPS，到隨后的在儀征-長嶺原油管道復(fù)線工程儀征至九江段線路工程、冀中十縣管網(wǎng)（二期）線路施工等項(xiàng)目的投標(biāo)中，手持GPS得到了廣泛的推廣應(yīng)用，積累了很多經(jīng)驗(yàn)，也取得了良好的效果。通過技術(shù)人員的實(shí)踐和研究，會(huì)發(fā)掘出手持GPS的更多適用于管道工程的功能，在野外施工中發(fā)揮越來越廣泛的作用。

[1]李國防，閆新亮.手持GPS定位精度測(cè)試及其在礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用[J].礦產(chǎn)勘查，2010（4）：380-384.

[2]葉江，王建，徐云峰.礦山測(cè)量中高精度手持式GPS的定位模式及應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2013（5）：108-112.

Application of Hand-held GPS System in Construction Bidding Phase of Pipeline Project

ZHANG Zhen，LIYongchun
CPP No.1 Engineering Company，Langfang 065000，China

With the software and hardware development，the positioning and navigating accuracies of hand-held GPS system become higher，and its attached software tools extend many new functions.Therefore it offers the hand-held GPS system with more opportunity to replace RTKtechnique in site survey and make bidding documentation compilation of pipeline project.This paper takes the jet fuel transportation pipeline in Guanzhou Baiyun International Airport Expansion Project as example to introduce the hand-held GPS system application，including pipeline central line coordinate transformation and input，key reconnaissance position determination，using GPS to approach to and determine the pipeline central line in reconnaissance and fast getting and recording the area，drawing construction layout.At last，it illustrates how to ensure the positioning accuracy in applying the hand-held GPS system.The practice proves that the strong function of hand-held GPS system attached MapTrack and VantagePoint software can provide great helps for pipeline project bidding.

hand-held GPS；site survey；bidding for pipeline project；MapTrack software；VantagePoint software

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.06.013

張鎮(zhèn)（1979-），男，河北廊坊人，助理工程師，2009年畢業(yè)于西南石油大學(xué)工程管理專業(yè)，現(xiàn)從事石油天然氣管道工程建設(shè)技術(shù)管理工作。

2015-05-15