基于非開挖通信工程管線空間軌跡測量技術的研究

曹正貴 重慶信科設計有限公司 401121

基于非開挖通信工程管線空間軌跡測量技術的研究

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本文從空間軌跡測量參數定義、空間軌跡參數測量參數的計算兩方面簡要介紹了如何對通信工程管線空間軌跡參數進行測量與計算，同時從空間軌跡坐標計算、空間軌跡坐標成圖程序編程等方面分析了如何應用非開挖通信工程管線空間軌跡測量技術，以期保證非開挖通信工程的質量。

非開挖通行工程；管線空間軌跡；實際應用

地下管線與人們的生活息息相關，人們的日常活動基本都需依賴其進行。隨著經濟的增長，大量新管線急需鋪設，而原有管線也需定期進行維修以及檢測。若施工人員通過開挖土層完成上述工作，對人們的生活會產生極大影響，所以需要應用非開挖技術。而通信工程是目前發展速度最快的工程項目之一，隨著用戶數量的不斷增加，通信工程應當不斷完善自身基礎設施，也需要鋪設大量管線。為了避免與原有管線或是障礙物進行碰觸，所以施工人員在應用非開挖技術的同時，還需熟練掌握空間軌跡測量技術，從而保證線路設計具有可行性，確保施工的質量。

1　通信工程管線空間軌跡測量參數與計算

1.1空間軌跡測量參數的定義

施工人員進行非開挖管線的空間軌跡測量工作，事實上是確認軌跡的傾斜角度以及傾向等相關參數，施工人員可使用傾斜角以及方位角兩個參數進行軌跡的確認（如圖1所示）。根據圖中所示，軌跡線OP在水平面之上形成了投影OP’，與此同時， OP也與正北方向形成夾角，為順時針計量角，也可視為磁方位角。設地球重力場指向方向為OV，建立由正北（ON）以及正東（OE）方向所組成的直角坐標系，則此時軌跡傾斜參數可通過以下兩個參數作為參照基準：地磁場以及重力場，從而形成了三維正交重力坐標系以及三維正交磁力坐標系。之后將儀器軸線方向，即OP所指示的方向作為Y軸，并以此設立測量儀器坐標系，之后利用空間坐標旋轉的方式確認位移的軌跡傾斜角度參數。

圖1.空間軌跡中傾斜角以及方位角

1.2相關參數計算

參數計算一般分為兩個步驟，需先進行空間坐標的旋轉與轉換，之后再利用相關方程進行傾斜角以及旋轉角的計算。空間坐標旋轉以及轉換應按照如下方式計算：

設定O1-X1Y1Z1作為地面坐標系，坐標值設為x1、 y1、 z1。而測量儀器則將O-XYZ設定為坐標系，坐標值設定為x、 y、 z。測量器所處位置在管線當中，所以同管線的空間軌跡保持相同。無論測量儀器位于空間區域任何位置，施工人員都可通過轉換坐標尋找傾斜角參數的計算方式。之后將測量儀器所測得的坐標轉換為地面坐標系，便可定位測量儀器此時的空間位置。坐標軸轉換方式如下：

2　通信工程管線空間軌跡坐標的計算方式

2.1空間軌跡坐標的計算

空間軌跡位置相關參數的計算，事實上便是計算空間軌跡的傾斜角、深度以及方位角等相關參數，并借助算法將空間軌跡轉化為三維坐標，即利用（X、 Y、 Z）的形式表現。施工人員在實際施工過程中使用“中心點法”，即設定兩個臨近測點中的孔段大致為直線，且該孔段之間直線的傾斜角以及方位角同上方以及下方兩個測點長度的均值相同，該算法也會隨著測量點之間相隔距離的逐漸縮減而與實際空間管線軌跡漸漸相近。

空間值測量點n以及n+1的測量傾斜數據傾斜角以及方位角可分別設定為：，則可得出如下算式：

若是測量點的總體數量值為N，則按照順序測量各個測點的空間軌跡坐標值如下：

式子當中，n的取值范圍如下：n=1、2、3、 ……、 N。

根據所得空間坐標繪制圖形，之后利用直觀圖形進行表示，即利用平面圖、側面圖以及軌跡圖等進行表示。

2.2空間軌跡坐標成圖編程實現

施工人員通過專業程序可形成相應的圖像。施工人員將自身所測得的數據依照程序規定的格式放置于指定文件夾當中，之后打開程序，讀取數據文件，并且依靠程序對其進行相應的計算以及處理。計算機在完成對數據的處理之后，也會將最終結果按照一定形式保存于特定的文件夾當中。施工人員只需借助計算機將處理完成的數據轉化為圖像即可。

程序設計人員應保證程序具有以下功能：其一，數據處理：根據施工人員測量所獲取的數據，對各個坐標分量值進行求解，并將其按照固定格式存儲于計算機當中。要求存儲的數據能夠直接形成圖像。其二，數據成型以及圖形繪制。要求該程序能夠直接將數據轉化為圖像，同時具有繪制平面圖形以及三維立體圖形的功能，不僅如此，還需能夠按數據當中的深度值，自動選擇圖紙應使用的比例。其三，輸出數據，程序可以按照規定對數據進行處理，同時也可依照標準形式輸出數據。其四，文件相關操作，程序應當具備常見的文件操作功能，如新建、保存以及打印等功能。

程序對數據的處理應按照如下流程進行：第一，對數據進行處理。第二，對輸入或是輸出的數據進行保存。第三，根據數據形成曲線圖。第四，將圖形打印為圖紙。第五，通過文件操作獲得圖紙。編程人員需要注意，編程所用語言應選用VB，繪制的圖紙不僅包括平面圖紙還需繪制三維立體圖形，所有有關圖紙的屬性都應包含于VB的類當中。如圖紙的類型、顏色、規格等。

3　結束語

通信技術的不斷發展使得通信工程基礎設施也需要不斷升級與完善，而管線鋪設的質量直接關系到通信工程施工質量，施工人員必須確保管線鋪設工程不會對人們生活造成影響，也不會破壞原有管道。為此，施工人員需熟練掌握非開挖管道鋪設技術，同時也需掌握管線空間軌跡測量技術，以提升自身施工水平，保證通信工程的質量。

［1］孫濤.非開挖通信工程管線空間軌跡測量技術［J］.電子測量技術，2012，04：58-61.

［2］王鵬，陳忠義.非開挖鋪設地下管線施工技術與設備［J］.地質裝備，2012，01：7-11.

［3］任鳳鳴，朱艷峰，劉春洋.非開挖技術在城市管道工程中的應用［J］.廣東工業大學學報，2013，02：60-64.

曹正貴（1980.03-），男，工程師、注冊咨詢工程師、在讀工程碩士，研究方向：工程測量技術的應用研究及工程測量新技術發展研究。