長距離管道定測的管理與實施

◎ 云南省房地產(chǎn)開發(fā)經(jīng)營（集團）公司 武繼紅

中國煤炭科工集團武漢設(shè)計研究院 顧鳳鳴

1.概況

1.1 引言

市場經(jīng)濟條件下，工程測量任務(wù)往往工期要求緊，長距離管道工程又經(jīng)常設(shè)計于山谷中，如此在較短時間內(nèi)，組織有限的人力、物力，保質(zhì)、保量、按期完成定測階段的任務(wù)，是測繪人員必須考慮的問題。

1.2 測區(qū)地形地貌

某管道線路設(shè)計為南北方向，其中南部為平原，長度約為180km；中北段基本沿國道和省道設(shè)計，中北段地貌主要為山區(qū)和高原區(qū)，長度約為550km。全線地形復雜多變，海拔在1600米左右，地勢總體為南北低、中間高，高差約1300m。除隧道外，全線基本沿路邊、溝谷設(shè)計，通視、通行條件極差。

1.3 已有資料

定測前已收集有1:50000地形圖73幅，1∶10000地形圖247幅，沿線航攝1:2000地形圖，D級控制點371點（含四等水準高程）。

1.4 設(shè)計要求的數(shù)據(jù)格式

（1）縱斷面格式：

里程 高程

里程 高程

……

里程 高程

（2）橫斷面格式：

里程

左側(cè)橫斷面點個數(shù) 相對中樁平距 相對中樁高差 相對中樁平距 相對中樁高差……

右側(cè)橫斷面點個數(shù) 相對中樁平距 相對中樁高差 相對中樁平距 相對中樁高差……

（3）地形圖要求提供CAD格式地形圖。

2.工程特點

2.1 線路本身特點

長距離管道不同于公路、鐵路，有其本身的特點。公路、鐵路線型有直線、緩和曲線、圓曲線等，而管道線型只是直線。公路、鐵路受等級、半徑、坡度的限制，定測時改線相對較少，而管道只受轉(zhuǎn)折角、坡度限制，因此為了減少投資，定測過程中往往根據(jù)地形、地物頻繁調(diào)整線路局部走向，且設(shè)計不允許設(shè)置斷鏈。另外該長距離管道基本沿路邊、溝谷設(shè)計，為定測工作帶來諸多不便。

2.2 已有資料特點

沿線控制點間距平均為2～3Km,兩相鄰點間均不通視。1∶2000地形圖，高程標注較少，尤其是線路走向位置的溝底，幾乎沒有高程標注。

2.3 相互配合的特點

由于工期緊，定測工作由線路設(shè)計人員與測量人員共同完成，線路走向與相關(guān)地物相沖突時，設(shè)計人員根據(jù)測量人員實時測繪的相關(guān)信息現(xiàn)場改線，勘察人員緊跟其后，定測一段勘察一段。每天線路設(shè)計人員向測繪人員提交第二天用到的交點文件，測繪人員向勘察人員提供定測的縱斷面中間資料。

3.定測工作的實施

3.1 編制切實可行的技術(shù)設(shè)計書

測繪技術(shù)設(shè)計的目的是制定切實可行的技術(shù)方案，保證測繪成果符合技術(shù)標準和滿足委托要求，并獲得最佳的社會與經(jīng)濟效益。在詳細踏勘后，經(jīng)過與設(shè)計、勘察人員充分勾通后，制定了詳細、便于操作的技術(shù)設(shè)計書。設(shè)計書對參加定測人員的分工作了詳細安排，規(guī)定了采用的規(guī)范、儀器，統(tǒng)一坐標系建立方法、測量方法、點號編排規(guī)則、數(shù)據(jù)處理方法、各種檢核方法、文件命名規(guī)則，并對提交中間資料的要求作了統(tǒng)一規(guī)定。由于本項目戰(zhàn)線長、條件復雜、參加人員及班組多、工期緊，因此在定測過程中經(jīng)過探索、總結(jié)，對測繪技術(shù)方案幾經(jīng)修改，最終成為執(zhí)行的依據(jù)。

3.2 中線定測及縱斷面測量的實施

3.2.1 坐標系的建立

管線全長600多公里，為了減少投影變形的影響，1：2000地形圖航拍、控制點施測時，將全線分為7個抵償面，分別建立坐標系。GPS在定測過程中，每建一個項目均需相應(yīng)的坐標系。在初勘時，GPS手簿中坐標系的建立基本為以測區(qū)附近的3～4個控制點為依據(jù)，采用經(jīng)典三維法建立坐標系。這種做雖然正確，但隨意性大，今天甲在這里測圖以1～4點建立坐標系，明日乙在這里放樣，又以2～5建立坐標系，甚至同一人不同時間在同一地點建立坐標系選用的公共點都不相同，因此坐標系必須統(tǒng)一建立，各作業(yè)組根據(jù)測量的范圍采用相應(yīng)的坐標系。

全線按點校正高程殘差不大于0.05m(個別點不大于0.08m)的原則建立坐標系，相鄰坐標系間重合2～3個控制點。坐標系建立時，橢球參數(shù)中1/f=298.257,假東坐標=500000，假北坐標=0，類型=橫軸墨卡托，原點緯度=0，尺度比=1，帶寬=3 大地水準面類型=無，CSCS模型=無，殘差=1/距離。坐標系以參入坐標校正的起始點號至終點點號命名。

3.2.2 野外定測的組織實施

圖1 定測各組配合圖

中線定測與縱斷面測量同時進行，在定測中線的同時，測量縱斷面數(shù)據(jù)。野外共分四個組（每組一個基準站、兩個流動站），八個流動站共同工作。前一天晚上，由專人安排第二天每個組基站的架設(shè)點號及每個流動站的定測方向。各組人員根據(jù)安排準備第二天的定測數(shù)據(jù)，進行野外定測及縱斷面測量。如果兩流站相遇，檢核兩個中線樁，結(jié)束本段定測工作。第二天里程最小的一個流動站，遇到前一天的中線樁且檢核兩個中線樁后，結(jié)束本段定測工作。每天每個流動站安排的定測里程大致相等，如某一組先完成安排工作，可根據(jù)情況架設(shè)基站繼續(xù)向前定測，或支援今天難以完成的班組。

之所以這樣安排，而未長距離的分段，主要是應(yīng)設(shè)計人員的要求，在從未定測如此長距離管道過程中遇到技術(shù)問題時，可以相互討論。另外這種安排具有基站架設(shè)次數(shù)少的優(yōu)點，基站基本上隔點架設(shè)（困難地帶順序架設(shè)），其中一流動站因距基站較遠或地形較差而無法接收電臺信號時，可以通過切換頻率接收相鄰的基站信號，不至于影響定測進度。

在GPS無衛(wèi)星信號的地帶，則采用全站儀進行中線定測及縱斷面測量。距信號盲區(qū)最近且有衛(wèi)星信號、便于架設(shè)儀器的地方，RTK測量任意支點，架設(shè)全站儀，采用間距測量功能進行定測工作。

3.2.3 野外改線的實施

野外如果線路與地物交叉等需要改線，則由設(shè)計人員根據(jù)現(xiàn)場情況及實測的關(guān)鍵點現(xiàn)場改線，并通知相鄰流動站定測至某一交點號時停止定測。如在兩流動站銜接處改線，則由兩流動站共同完成。改線時遵守設(shè)計書規(guī)定的點號編排規(guī)則。

3.3.4 定測采用的軟件

GPS手簿中的“道路通”是工作的首選，在使用過程中，發(fā)現(xiàn)“道路通”對于管線定測存在致命弱點。因道路中含有曲線，而管道為折線，也許“道路通”編寫過程并未考慮折線情況，每定測交點時，不需任何操作，即出現(xiàn)死機現(xiàn)象。另外，“道路通”定測時，測量界面無法輸入備注，在野外要求樁標識為樁號而非里程的情況下，難以實現(xiàn)記錄點號與現(xiàn)場樁號相對應(yīng)。

經(jīng)過試用，“電力線勘測”軟件比較適合管線定測，該軟件輸入設(shè)計的交點文件較簡單，且在定測過程中也能方便修改點號及備注，因此定測采用“電力線勘測”功能。該功能也存在一定的缺陷，其中每個輸入文件的交點數(shù)量最大為31點。在設(shè)計數(shù)據(jù)的輸入時，按每個文件25個交點左右（預留出改線增加交點號的空間）分成多個電力文件輸入。

3.2.5 點號編排規(guī)則

為了數(shù)據(jù)處理查詢方便、全程不設(shè)斷鏈，以及現(xiàn)場樁號的辨識，點號編排必須遵守統(tǒng)一的規(guī)則。設(shè)計人員提供的交點號為“JD？”（“？”為交點順序號），改線時交點號為“JD？-？”（第一個“？”為改線前一個交點順序號，第二個為改線部分交點順序號）。手簿中設(shè)計交點的輸入，采用設(shè)計人員的編號，野外定測時樁號的標注規(guī)則為，轉(zhuǎn)點樁現(xiàn)場標注與設(shè)計相同，手簿中點號記錄為“JD-？”（避免與手簿中輸入的已知轉(zhuǎn)角點重號）其中 “？”表示轉(zhuǎn)點號。直線樁標注為“？Z？”，其中第一個“？”為表示小于定設(shè)里程的最近轉(zhuǎn)點號，第二個“？”為順序號（中間可以有空號，但不能重號。如：3-2ZA13表示3-2號轉(zhuǎn)點后的直線樁，樁號為A13）。改線時，樁號現(xiàn)場標注及手簿中點號記錄均為“？-？Z？”，其中第一個“？”為改線前一個交點順序號，第二個“？”為改線段的交點順序號，第三個“？”為中線樁順序號，測量改線部分前一個交點至改線后第一個交點間的斷面點時，第二個“？”為“0”。

圖2 點號編排規(guī)

3.2.6 中線資料的整理

每天野外工作結(jié)束后，測量人員將數(shù)據(jù)導入計算機后，核對坐標系等是否正確，并與設(shè)計人員核對交點號及交點順序，根據(jù)核對過的交點號，在EXCEL中將測繪的縱斷原始數(shù)據(jù)放入一個表中，將各野外簡單備注譯成中文單獨存放一列。每天經(jīng)過核對的交點順序號、特殊說明等則按順序放入第二個表中，多余或作廢的觀測數(shù)據(jù)單獨存放第三個表中。野外檢核的數(shù)據(jù)則另存入一個文件中。經(jīng)過如此處理，且檢查無誤后，將每天的資料提交資料整理人員，定測一定里程后（如50Km），由資料整理人員統(tǒng)一進行縱斷面的處理，以避免斷鏈的產(chǎn)生。

3.2.7 橫斷面及穿越地形圖的測量

中線組每完成40～50Km的定測工作，向橫斷組提供一次縱斷面數(shù)據(jù)，橫斷面測量人員根據(jù)中線資料有選擇地按設(shè)計要求的間距測量橫斷面及穿越地形圖。橫斷面的里程需與縱斷面相對應(yīng)，縱斷面即使一個微小錯誤，也會引起里程的變化，從而給橫斷面里程的修改帶了不便。因此，經(jīng)過QC小組的攻關(guān)研究，編寫了以縱斷面成果文件及含有坐標的橫斷面原始文件，自動生成橫斷面成果的程序。這樣橫斷測量只需提交原始含有三維坐標且經(jīng)檢查無誤、無遺漏的原始文件即可。

4.工期的保證措施

工期是本項目必須保證的要素，因此在設(shè)計書中，設(shè)計書根據(jù)經(jīng)驗詳細地分析了保證工期需要的人員及設(shè)備配置。有了工期要求及進度計劃，實施過程中，定期地對進度計劃的執(zhí)行情況進行跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)問題后，及時采取措施加以解決。經(jīng)跟蹤檢查，在定測工作完成約300Km時，發(fā)現(xiàn)如此進度很難保證按期完成，再考慮天氣的因素，及時增加一個縱斷面班組，以保證中線定測按期完成。在中線組完成約400Km時，發(fā)現(xiàn)橫斷組只完成了不足300Km，及時增加三個橫斷面班組，最終保證了野外工期。

5.質(zhì)量保證措施

為了保證工程質(zhì)量，在各個實施環(huán)節(jié)中加以控制。工程開始前對參與人員進行培訓，認真學習相關(guān)的規(guī)范及設(shè)計書。所用的儀器均為經(jīng)鑒定后的合格儀器[3]。

各種檢查工作可分為外業(yè)與內(nèi)業(yè)兩部分。外業(yè)檢查規(guī)定了每個基站不同的流動站間必須進行互檢，并抽查控制點的精度，定測過程中兩流動站銜接部，重復兩個中線樁進行互檢。不同的坐標系、不同的抵償面進行不同坐標系下的檢查，且檢查中線樁不少于2處。

內(nèi)業(yè)檢查主要檢查交點順序及坐標是否與設(shè)計的一致，觀測數(shù)據(jù)坐標系是否正確，縱橫斷面是否缺失、偏位，縱橫斷面高程與1/2000地形圖進行核對，橫斷面左右是否反向，地形圖各種注記的正確性、等高線走向的合理性、各地物地形表示符號的正確性以及是否有漏測漏注現(xiàn)象等。縱橫斷面數(shù)據(jù)與各種穿越地形圖進行高程比對。

6.開展QC小組活動

長距離管道在定測過程中，為了節(jié)約投資、滿足技術(shù)要求，幾乎每天都有改線，有時甚至改動多次，才能滿足設(shè)計要求，加上定測本來就分幾組完成，而設(shè)計人員又要求不設(shè)斷鏈，這樣定測數(shù)據(jù)必須整體處理。在縱斷面數(shù)據(jù)整理時，采用常用的辦公軟件手動進行里程排序十分容易出錯?？v斷面成果一旦修改，又引起橫斷面里程的修改，因此成立QC小組，對數(shù)據(jù)處理方法進行研究。最終統(tǒng)一了思路，完成了面向數(shù)據(jù)庫的縱橫斷面處理程序。該程序中縱斷生成部分只需根據(jù)設(shè)計人員提供的交點文件（包括點號及三維坐標，且已經(jīng)排序）及定測的原始文件（包含點號及坐標，交點號須與交點文件中相對應(yīng)），即可生成縱斷面數(shù)據(jù)。橫斷面生成部分，根據(jù)交點文件、縱斷面成果文件及野外橫斷面測量的原始文件自動生成橫斷面成果。這種處理方法不僅大大減少了內(nèi)業(yè)工作量，且消除了人工處理的錯誤率。即便交點文件中的數(shù)據(jù)修改，也只需由程序重新處理一遍即可。

7.勾通的實現(xiàn)

勾通是信息的交流，是人際之間傳遞和交流信息的過程。它包括了為了確保工程項目信息的合理收集與傳遞，保證相互動作協(xié)調(diào)的一系列過程。本定測工作由設(shè)計、測量人員共同參與，設(shè)計人員每天需向測量人員提交第二天的設(shè)計交點，雙方每天要核對定測完成的順序交點號，中線定測人員要向橫斷面測量人員、設(shè)計、勘察人員提交縱斷面成果。設(shè)計人員每天要根據(jù)測量的安排提前熟悉圖紙，領(lǐng)導要經(jīng)常了解掌握工程進展等等。參加及需要了解工程進度的人員多且居住分散各地，為此成立了定測QQ群，通過網(wǎng)絡(luò)進行勾通及資料的傳遞。QQ群成員可以通過網(wǎng)絡(luò)進行問題的探討，工程計劃及安排、成果資料（經(jīng)保密處理）則可由群中人員共享，這使勾通渠道通暢，大大加快了勾通的速度，使各種問題得到及時的解決。

8.總結(jié)

項目的實施，無論在管理上還是技術(shù)上都有所創(chuàng)新。管理方面創(chuàng)新，主要體現(xiàn)為成立QC小組，同一線路每天分多段進行測量的管理，通過創(chuàng)建QQ群進行內(nèi)部、跨專業(yè)及上下級的勾通。技術(shù)的創(chuàng)新為縱橫斷面數(shù)據(jù)處理的思路及處理軟件的開發(fā)利用。這些創(chuàng)新點既提高了工作效率，又大大降低了出錯的概率。