全站儀及GPS技術(shù)測量地下管線方法研究

摘 要：數(shù)字地下管線測量系統(tǒng)及采用該測量系統(tǒng)的測量方法，用于對地下管線的多個管線點進(jìn)行測量，該測量系統(tǒng)包括計算機(jī)、全站儀、靜態(tài)GPS接收機(jī)以及分別與各管線點匹配設(shè)置的多個地面標(biāo)志物，該方法測量效率和測量精度高，方法簡單，操作方便。

關(guān)鍵詞：全站儀；GPS接收儀；地下管線；測量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.086

1 引言

地下管線歷來是城市的“血管”和“神經(jīng)”，地下管線涉及給水、雨水、污水、燃?xì)狻㈦娏Α⒙窡簟⒂芯€電視、工業(yè)等十多種地下管線，形成了一張錯綜復(fù)雜的地下管線網(wǎng)絡(luò)，為了滿足城市建設(shè)的需要，查清復(fù)雜的地下管線的情況，及時、準(zhǔn)確地測定地下管線的位置和分布情況，我國已經(jīng)生產(chǎn)或引進(jìn)了許多不同類型的地下管線勘測儀器。生產(chǎn)勘測單位經(jīng)過多年的經(jīng)驗累積和多種勘測方法的相互配合，已經(jīng)可以比較準(zhǔn)確地勘測出地下管線的地點和埋深[1]。一般管線探測的精度為平面5cm，高程3cm，但是有的大型及精密工程測量在精度上有更高的要求，目前管線探測儀獲得數(shù)據(jù)的精度上不能滿足其需要。

2 技術(shù)方案

2.1 觀測誤差分類

地下管線的數(shù)字采集測量誤差主要是指測量儀器的誤差和測量觀測的誤差。

全站儀觀測中的誤差主要包括全站儀水平角觀測中的誤差和垂直角觀測中的誤差。其中，全站儀水平角觀測中的誤差主要是由目標(biāo)偏心誤差、對中誤差和照準(zhǔn)誤差構(gòu)成的；垂直角觀測中的誤差主要由照準(zhǔn)誤差與儀器自動補(bǔ)償誤差構(gòu)成[2]。

全站儀觀測中的誤差m主要是由水平角觀測中的誤差和垂直角觀測中的誤差構(gòu)成。全站儀的觀測誤差也包括外界環(huán)境影響引起的誤差、儀器自身誤差和儀器讀數(shù)誤差。儀器自身誤差主要是指垂直軸誤差。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計，在通常情況下，m=±1.5″，外界環(huán)境的影響主要是指溫度的變化，儀器讀數(shù)的誤差大致為m±1.5″。

2.2 技術(shù)方案

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種數(shù)字地下管線測量系統(tǒng)及采用該測量系統(tǒng)的測量方法。一種數(shù)字地下管線測量系統(tǒng)，用于對地下管線的多個管線點進(jìn)行測量，包括計算機(jī)、全站儀、靜態(tài)GPS接收機(jī)以及分別與各管線點匹配設(shè)置的多個地面標(biāo)志物，全站儀和靜態(tài)GPS接收機(jī)通過電纜與計算機(jī)通訊連接，全站儀的頂部連接有豎向的伸縮桿，靜態(tài)GPS接收機(jī)設(shè)置在伸縮桿的頂端。

（1）全站儀為高精度自動跟測全站儀，包括支架和設(shè)置在支架上的全站儀本體，全站儀本體的頂部設(shè)有提手，提手頂部中央設(shè)有螺孔，伸縮桿通過螺孔與提手可拆卸連接。

（2）該系統(tǒng)還包括用于測量靜態(tài)GPS接收機(jī)和全站儀本體之間距離的激光測距儀，激光測距儀設(shè)置在GPS接收機(jī)上，并與計算機(jī)通過電纜通訊連接。

（3）測量時，地面標(biāo)志物距離全站儀的距離為50～100m。

（4）全站儀的精度如下：測角精度為0.5″，測距精度為0.8mm+1ppm·D，觀測照準(zhǔn)精度為2″，對中誤差為5mm，目標(biāo)偏心誤差為5mm。

2.3 使用方法

采用數(shù)字地下管線測量系統(tǒng)的測量方法，包括以下步驟：

（1）確定與管線點匹配設(shè)置的地面標(biāo)志物，架設(shè)全站儀，安裝靜態(tài)GPS接收機(jī)；

（2）輸入全站儀的假定位置信息，使用全站儀對各地面標(biāo)志物進(jìn)行測量，得到地面標(biāo)志物的假定位置信息，同時通過靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取位置信息，地面標(biāo)志物的假定測量信息及靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取的位置信息通過電纜傳輸至計算機(jī)；

（3）以全站儀對多個管線點的地面標(biāo)志物測量完畢后，靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取的位置信息作為靜態(tài)GPS接收機(jī)的位置信息，計算機(jī)根據(jù)靜態(tài)GPS接收機(jī)的位置信息結(jié)合全站儀本體與靜態(tài)GPS接收機(jī)的相對位置計算得到全站儀的位置信息，并用其替換假定位置信息，根據(jù)地面標(biāo)志物的假定測量信息計算得到地面標(biāo)志物的測量信息，根據(jù)全站儀的位置信息與地面標(biāo)志物的測量信息計算出地面標(biāo)志物的位置信息，從而得到管線點的位置信息。

3 小結(jié)

（1）測量效率和測量精度高。利用靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取位置信息精度高的優(yōu)點，來對全站儀的位置信息進(jìn)行精確測量，而由于靜態(tài)GPS接收機(jī)得到高精度的坐標(biāo)需要的時間較長，因此，先輸入全站儀的假定位置信息（也就是輸入一個假定的位置信息），然后再進(jìn)行各管線點的測量，一段時間后，待多個管線點測量完畢，靜態(tài)GPS接收機(jī)獲得的位置信息精度已達(dá)到較高水平，此時用靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取的位置信息作為靜態(tài)GPS接收機(jī)的位置信息，計算機(jī)根據(jù)靜態(tài)GPS接收機(jī)的位置信息結(jié)合全站儀本體與靜態(tài)GPS接收機(jī)的相對位置計算得到全站儀的精確位置信息，用該精確位置信息替換假定位置信息并根據(jù)地面標(biāo)志物的假定測量信息計算得到地面標(biāo)志物的測量信息，，根據(jù)全站儀的位置信息與地面標(biāo)志物的測量信息計算出地面標(biāo)志物的位置信息，從而得到各管線點的精確位置信息。

（2）方法簡單，操作方便。全站儀的位置信息通過靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取，不必設(shè)置后視點，全站儀的選位更加自由，能夠通過合適的選位，一次測量更多的管線點，而一次測量的管線點越多，需要的時間也越多，靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取的位置信息也越精確，測量結(jié)果也越高，由于靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取位置信息和全站儀測量是同步進(jìn)行的，不會因此而降低測量效率。

（3）在高精度數(shù)字地下管線的測量過程中，測點的距離最好控制在50-100m。鑒于此，全站儀的測角精度為0.5″，測距精度為0.8mm+1ppm·D，觀測照準(zhǔn)精度為2″，對中誤差為5mm，目標(biāo)偏心誤差為5mm。同時，在測量過程中，應(yīng)嚴(yán)格標(biāo)定管線測點中心的位置，確保測點平面點位的精度，則可達(dá)到毫米級的精度。

（4）對于多個特殊管線點的高精度實時動態(tài)監(jiān)測，高精度自動跟測全站儀可以節(jié)省人力與成本，提高工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳杰華，陳敏.城市地下管線測量方法研究[J].江西測繪，2015

（02）：38-41.

[2]石志偉.地下管線測量方法和技術(shù)分析[J].智能城市，2017，3（05）

：112.

作者簡介：張開運（1985-），男，安徽和縣人，專科，助理工程師，從事測繪工作、地形圖測量、工程測量等。