对测绘技术在地下管线测量中应用的浅析

文琳 王爽

摘要：由于城市建设规模不断扩大，城市地下错综复杂的管线成为城市建设的重要管理内容之一，通过对地下管线测量的管理，可以实现城市建设地下网线传输建设的网络化管理，通过现代测绘技术的应用和实施，可以保障城市测量技术水平的提高，同时促使我国城市规划越来越完善。本文主要结合某工程实例，论述了地下管线测量中现代测绘技术GPS、水准仪和全站仪技术的应用，应用这两种现代测绘技术有效的提高了作业效率和测量精度。

关键词：测绘技术；地下管线；测量；应用

城市地下管线主要包括城市各类管线及其附属设施，主要包括电力、给排水、热力、通信等等，地下管线是确保城市运行的重要基础设施。随着城市建设的不断发展，地下管线问题已经严重的影响到了城市的正常和安全运行。为切实加强城市地下管线建设管理，保障城市安全运行，提高城市综合承载能力和城镇化发展质量，必须选择合理的测绘手段做好地下管线的测量工作。

1、项目概况

某市自来水管线普查总长约55.3km，本工程主要是为查明地下管线的平面位置、埋深（高程）、走向、性质、规格、材质、建设年代和权属单位等。本工程采用测量仪器有全站仪2台套，自动安平水准仪2台套，GPS接收机6台套。

地下管线精度要求如下：

（1）地下管线隐蔽管线点的探查精度：平面位置限差δts为 0.10h；埋深限差δth为0.15h，式中h为地下管线的中心埋深，单位为cm，当h≤100cm时则以100cm代入计算。

（2）明显管线点调查埋深量测限差为5cm，中误差为±2.5cm。

（3）地下管线点的测量精度：平面位置测量中误差（指管线点相对于邻近平面控制点）不得大于±5cm，高程测量中误差（指管线点相对邻近高程控制点）不得大于±2cm。

（4）地下管线图上测量点位（实际地下管线的线位与邻近地上建（构）筑物、道路中心线及相邻管线的间距）中误差不得大于图上±0.5mm。

2、GPS与全站仪和水准仪的配合

城市地下管线埋设于地面下方，种类复杂繁多，呈现带状分布，并且各类管线埋设比较复杂，所以管线测量通常距离比较长，并且存在较多的测点，外业三维坐标的测量存在较大的工作量。采用常规的全站仪和水准仪进行收集的手段，需要沿着管线的方向进行平面和高程控制网的建立，在测量过程中，需要较多的人员，并且还要受到通视条件的限制，导致工作效率低下，测量精度不高；而采用GPS技术不但快速、简便，而且还能够提高低下管线的测量精度。在实际测量工作中，GPS也会受到一些因素的影响，所以GPS和全站仪、水准仪进行结合，配合使用，不但能提高测精度同时还能够大幅度的提高工作效率，确保任务高效的完成。

3、现代测绘技术在地下管线测量中的应用方法

3.1图根导线控制测量

图根控制点沿管线走向以串测的形式布设图根导线，其高程控制宜沿管线点布设水准线路，亦可采用测距三角高程测量。电磁波测距图根导线的主要技术要求如表1。

图根水准采用测距三角高程测量时，应与导线测量同时进行。仪高和镜高均应采用经检验的钢尺进行量测，取至毫米，其主要技术要求如表2。

表2主要技术要求

注：①n为边数；②采用对向观测，高差较差≤0.4×S，S为边长（km）。

在一次附合导线点上可以直接加密图根点，但测距边不得超过200m，且不得超过定向边长，已知点联测不少于2个方向，当使用一个已知点定向时，应进行平面及高程检测。电磁波测距图根导线因地形限制无法附合时，可布设不多于四条边，长度不超过450m的支导线，水平角观测首站应联测两个已知方向，其它站水平角应分别测左、右角各一测回，其固定角不符值与测站圆周角闭合差不应超过±40″，测边单程观测二次，其较差不应大于15mm。图根光电测距导线及图根水准，最多可从高等级控制点开始发展二次（图根一级和图根二级），当边数超过规定时，应布设成节点网。

3.2GPS控制测量

3.2.1选点及布网原则

按照执行的规范要求进行布网及选点；GPS网至少联测3个该市控制点；保证至少两条可通视GPS边，点位应方便于用常规测量手段进行设站观测，且能保证作业安全的位置；GPS点位应远离施工影响区，埋设稳固，便于保存，同时视野开阔，障碍物高度角不超过15°，远离大功率无线电发射源、高压线、微波传送通道、强反射体等；GPS网最简独立环或附合路线的边数一般为4～6条，相邻点间基线边进行同步观测。

3.2.2观测方法及技术要求

测前对GPS接收机进行必要项目的检验测量，以保证GPS接收机在良好状态下工作；观测前编制GPS卫星可见性预报表，其内容包括可见卫星号、卫星高度角和方位角、最佳观测卫星组的最佳观测时间、点位几何图形强度因子（PDOP）等，确定最佳观测时间和时段，根据以上因素编制观测计划并严格执行；精确地进行天线整平、对中，对中误差不大于2mm；每时段观测前、后量取天线高各一次，两次互差小于2mm，取两次平均值作为最终成果；观测期间作业员不得擅自离开测站，也不得对接收机进行无关操作，防止仪器受震动和被移动，防止他人和其它物体靠近天线，以免遮挡卫星信号。

3.2.3GPS网测量数据处理

外业数据采集结束后将存储器数据导入计算机，通过基线处理软件，对同步环闭合差、异步环闭合差、复测基线较差、以及GPS基线与电磁波测距边较差进行检核。GPS检测网平差使用GPS数据处理软件，首先进行三维无约束平差，将全部独立基线构成闭合图形，以网中其中一个已知点的WGS-84系的三维坐标作为位置基准，GPS基线向量为观测值，基线协方差阵为权阵，进行三维无约束平差，并提供WGS-84的三维坐标、坐标差观测值的总改正数、基线边长及点位和边长的精度信息。三维无约束平差完成后进行二维约束平差，二维约束平差以选取的已知控制点为起算数据，进行约束平差及精度评定，并输出相应坐标系中的坐标、基線向量改正数、基线边长和方位角、转换参数及其精度信息等。二维平差时对起算控制点进行筛选，以不同的起算点组合约束条件进行平差，取最优平差结果作为GPS控制网最终成果。

采用GPSRTK直接测定图根控制点平面位置时，应符合以下规定：①基准站的位置宜选择在高处；②准确求取基准站的WGS-84坐标；③根据测区大小应联测3个以上且分布均匀的高等级控制点，求解测区坐标的转换参数，每次检测1个以上控制点；④应选择卫星较好时段和卫星数不少于5颗时进行作业，PDOP<6，卫星截止高度角≥15°，流动站的观测精度应控制在±2cm以内；⑤每点应独立测定两次，其点位较差应小于5cm；⑥当采用××市GNSS系统进行测量时，成果数据的录入、传输需进行仔细认真地检核，成果表编制人、检核人需签名确认。

3.3高程控制测量

采用图根水准或光电测距三角高程测量方法测定，应布设成附合路线形式，一般不超过两次附合，困难地区无法布设附合路线时，可布设支导线，但应加强检查。图根水准应起闭于等级水准点或经等级水准联测的控制点，使用不低于DS10级的水准仪，配合普通水准尺单程观测，读数至mm，施测时必须使用尺垫。光电测距三角高程测量时，应与导线测量同时进行，仪器高和觇标高均应采用经检验的钢尺进行量测至mm，具体技术要求见表3。

注：①n为边数；②采用对向观测，高差较差≤0.4×S，S为观测边长（km）。

全站仪极坐标法测定控制点时，测站点的高程采用光电测距三角高程测量，垂直角采用中丝法观测一测回。

4、结语

城市地下管线是城市基础设施的重要组成部分，在地下管线测量中，GPS技术充分的实现了常规手段无法实现的优越性和适应性，但是全站仪和水准仪等常规测绘手段的重要性也是不容忽视的，目前城市地下管线测量中，将GPS技术和全站仪、水准仪的结合使用成为城市地下管线测量的重要测绘手段。

参考文献：

[1]孟有根.现代测绘技术在城市地下管线普查中的应用[J].测绘技术装备，2005，7（1）：35～37.

[2]金建立.地下管线普查与更新中现代测绘技术的运用探讨[J].工程技术：全文版，2016（12）：00279.

（作者单位：河南省航空物探遥感中心）