對測繪技術在地下管線測量中應用的淺析

文琳 王爽

摘要：由于城市建設規模不斷擴大，城市地下錯綜復雜的管線成為城市建設的重要管理內容之一，通過對地下管線測量的管理，可以實現城市建設地下網線傳輸建設的網絡化管理，通過現代測繪技術的應用和實施，可以保障城市測量技術水平的提高，同時促使我國城市規劃越來越完善。本文主要結合某工程實例，論述了地下管線測量中現代測繪技術GPS、水準儀和全站儀技術的應用，應用這兩種現代測繪技術有效的提高了作業效率和測量精度。

關鍵詞：測繪技術；地下管線；測量；應用

城市地下管線主要包括城市各類管線及其附屬設施，主要包括電力、給排水、熱力、通信等等，地下管線是確保城市運行的重要基礎設施。隨著城市建設的不斷發展，地下管線問題已經嚴重的影響到了城市的正常和安全運行。為切實加強城市地下管線建設管理，保障城市安全運行，提高城市綜合承載能力和城鎮化發展質量，必須選擇合理的測繪手段做好地下管線的測量工作。

1、項目概況

某市自來水管線普查總長約55.3km，本工程主要是為查明地下管線的平面位置、埋深（高程）、走向、性質、規格、材質、建設年代和權屬單位等。本工程采用測量儀器有全站儀2臺套，自動安平水準儀2臺套，GPS接收機6臺套。

地下管線精度要求如下：

（1）地下管線隱蔽管線點的探查精度：平面位置限差δts為 0.10h；埋深限差δth為0.15h，式中h為地下管線的中心埋深，單位為cm，當h≤100cm時則以100cm代入計算。

（2）明顯管線點調查埋深量測限差為5cm，中誤差為±2.5cm。

（3）地下管線點的測量精度：平面位置測量中誤差（指管線點相對于鄰近平面控制點）不得大于±5cm，高程測量中誤差（指管線點相對鄰近高程控制點）不得大于±2cm。

（4）地下管線圖上測量點位（實際地下管線的線位與鄰近地上建（構）筑物、道路中心線及相鄰管線的間距）中誤差不得大于圖上±0.5mm。

2、GPS與全站儀和水準儀的配合

城市地下管線埋設于地面下方，種類復雜繁多，呈現帶狀分布，并且各類管線埋設比較復雜，所以管線測量通常距離比較長，并且存在較多的測點，外業三維坐標的測量存在較大的工作量。采用常規的全站儀和水準儀進行收集的手段，需要沿著管線的方向進行平面和高程控制網的建立，在測量過程中，需要較多的人員，并且還要受到通視條件的限制，導致工作效率低下，測量精度不高；而采用GPS技術不但快速、簡便，而且還能夠提高低下管線的測量精度。在實際測量工作中，GPS也會受到一些因素的影響，所以GPS和全站儀、水準儀進行結合，配合使用，不但能提高測精度同時還能夠大幅度的提高工作效率，確保任務高效的完成。

3、現代測繪技術在地下管線測量中的應用方法

3.1圖根導線控制測量

圖根控制點沿管線走向以串測的形式布設圖根導線，其高程控制宜沿管線點布設水準線路，亦可采用測距三角高程測量。電磁波測距圖根導線的主要技術要求如表1。

圖根水準采用測距三角高程測量時，應與導線測量同時進行。儀高和鏡高均應采用經檢驗的鋼尺進行量測，取至毫米，其主要技術要求如表2。

表2主要技術要求

注：①n為邊數；②采用對向觀測，高差較差≤0.4×S，S為邊長（km）。

在一次附合導線點上可以直接加密圖根點，但測距邊不得超過200m，且不得超過定向邊長，已知點聯測不少于2個方向，當使用一個已知點定向時，應進行平面及高程檢測。電磁波測距圖根導線因地形限制無法附合時，可布設不多于四條邊，長度不超過450m的支導線，水平角觀測首站應聯測兩個已知方向，其它站水平角應分別測左、右角各一測回，其固定角不符值與測站圓周角閉合差不應超過±40″，測邊單程觀測二次，其較差不應大于15mm。圖根光電測距導線及圖根水準，最多可從高等級控制點開始發展二次（圖根一級和圖根二級），當邊數超過規定時，應布設成節點網。

3.2GPS控制測量

3.2.1選點及布網原則

按照執行的規范要求進行布網及選點；GPS網至少聯測3個該市控制點；保證至少兩條可通視GPS邊，點位應方便于用常規測量手段進行設站觀測，且能保證作業安全的位置；GPS點位應遠離施工影響區，埋設穩固，便于保存，同時視野開闊，障礙物高度角不超過15°，遠離大功率無線電發射源、高壓線、微波傳送通道、強反射體等；GPS網最簡獨立環或附合路線的邊數一般為4～6條，相鄰點間基線邊進行同步觀測。

3.2.2觀測方法及技術要求

測前對GPS接收機進行必要項目的檢驗測量，以保證GPS接收機在良好狀態下工作；觀測前編制GPS衛星可見性預報表，其內容包括可見衛星號、衛星高度角和方位角、最佳觀測衛星組的最佳觀測時間、點位幾何圖形強度因子（PDOP）等，確定最佳觀測時間和時段，根據以上因素編制觀測計劃并嚴格執行；精確地進行天線整平、對中，對中誤差不大于2mm；每時段觀測前、后量取天線高各一次，兩次互差小于2mm，取兩次平均值作為最終成果；觀測期間作業員不得擅自離開測站，也不得對接收機進行無關操作，防止儀器受震動和被移動，防止他人和其它物體靠近天線，以免遮擋衛星信號。

3.2.3GPS網測量數據處理

外業數據采集結束后將存儲器數據導入計算機，通過基線處理軟件，對同步環閉合差、異步環閉合差、復測基線較差、以及GPS基線與電磁波測距邊較差進行檢核。GPS檢測網平差使用GPS數據處理軟件，首先進行三維無約束平差，將全部獨立基線構成閉合圖形，以網中其中一個已知點的WGS-84系的三維坐標作為位置基準，GPS基線向量為觀測值，基線協方差陣為權陣，進行三維無約束平差，并提供WGS-84的三維坐標、坐標差觀測值的總改正數、基線邊長及點位和邊長的精度信息。三維無約束平差完成后進行二維約束平差，二維約束平差以選取的已知控制點為起算數據，進行約束平差及精度評定，并輸出相應坐標系中的坐標、基線向量改正數、基線邊長和方位角、轉換參數及其精度信息等。二維平差時對起算控制點進行篩選，以不同的起算點組合約束條件進行平差，取最優平差結果作為GPS控制網最終成果。

采用GPSRTK直接測定圖根控制點平面位置時，應符合以下規定：①基準站的位置宜選擇在高處；②準確求取基準站的WGS-84坐標；③根據測區大小應聯測3個以上且分布均勻的高等級控制點，求解測區坐標的轉換參數，每次檢測1個以上控制點；④應選擇衛星較好時段和衛星數不少于5顆時進行作業，PDOP<6，衛星截止高度角≥15°，流動站的觀測精度應控制在±2cm以內；⑤每點應獨立測定兩次，其點位較差應小于5cm；⑥當采用××市GNSS系統進行測量時，成果數據的錄入、傳輸需進行仔細認真地檢核，成果表編制人、檢核人需簽名確認。

3.3高程控制測量

采用圖根水準或光電測距三角高程測量方法測定，應布設成附合路線形式，一般不超過兩次附合，困難地區無法布設附合路線時，可布設支導線，但應加強檢查。圖根水準應起閉于等級水準點或經等級水準聯測的控制點，使用不低于DS10級的水準儀，配合普通水準尺單程觀測，讀數至mm，施測時必須使用尺墊。光電測距三角高程測量時，應與導線測量同時進行，儀器高和覘標高均應采用經檢驗的鋼尺進行量測至mm，具體技術要求見表3。

注：①n為邊數；②采用對向觀測，高差較差≤0.4×S，S為觀測邊長（km）。

全站儀極坐標法測定控制點時，測站點的高程采用光電測距三角高程測量，垂直角采用中絲法觀測一測回。

4、結語

城市地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，在地下管線測量中，GPS技術充分的實現了常規手段無法實現的優越性和適應性，但是全站儀和水準儀等常規測繪手段的重要性也是不容忽視的，目前城市地下管線測量中，將GPS技術和全站儀、水準儀的結合使用成為城市地下管線測量的重要測繪手段。

參考文獻：

[1]孟有根.現代測繪技術在城市地下管線普查中的應用[J].測繪技術裝備，2005，7（1）：35～37.

[2]金建立.地下管線普查與更新中現代測繪技術的運用探討[J].工程技術：全文版，2016（12）：00279.

（作者單位：河南省航空物探遙感中心）