GPS在長輸管道定位測量中的應用

【摘要】隨著GPS技術的快速發(fā)展，現(xiàn)在越來越多的GPS技術逐漸應用到了長輸管道定位技術中去，在長輸管線中也應用GPS技術，不但提高了長輸管道的安全性和可靠性，還明顯提高了管道施工水平和施工效率。本文主要是針對GPS在長輸管道定位技術進行探討，分析了GPS定位的原理以及GPS定位技術現(xiàn)場應用情況。

【關鍵詞】GPS；長輸管道；定位技術；定位原理

1、前言

隨著中國管道運輸建設的不斷進步，在中石油集團公司全面戰(zhàn)略調整的大背景下，在構建全國天然氣架構網(wǎng)絡的情況下，實施“藍色國土”的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，尤其是結合資源結構調整與社會基礎設施的環(huán)境下，將迎來新一輪的全面發(fā)展。

從當前管線工程的整體特點來看，在管線現(xiàn)場資料的控制中，資料要求多半是控制100至200米的帶狀形，在GPS技術的融合運用中，對整個管線的平面、縱面結構能形成整體的管理，過程測量的整體技術也能得到全面的發(fā)揮。尤其是通過GPS測量技術的運用，能為管道定位、設計管理、施工工藝、竣工圖紙測繪以及在管道施工全過程中工程造價、土地征收等多方面提供詳實的數(shù)據(jù)支撐。

GPS定位技術的發(fā)展，使得長輸管道的工程測量變得容易許多，GPS技術能為整個管道施工工程的技術攻破與改革融入更大的技術因素，尤其是確保管線的精準度、降低整個工程的勞動強度等方面都有很大的效果。

2、GPS的定位原理分析

2.1絕對定位的技術概述

絕對定位是GPS技術的一個重要因素，平時我們也稱之為單點定位，通過GPS的絕對定位技術應用，將GPS衛(wèi)星接收與天線之間的測量距離為基礎，形成已知衛(wèi)星的瞬間坐標，在此基礎上形成用戶接收天線與對應點的準確定位，形成相應的觀測點位置設定。

從GPS絕對定位的實質分析來看，可以通過測量學中空間距離的后方交會模式，形成相應的觀測站點，并形成具有相應強大功能的3個獨立的觀測量，形成以3顆衛(wèi)星為球心的模式，在整個距離與半徑的數(shù)學分析上，構建半徑球與觀測站平面交點的整體性。

當然，在運用過程中，也會受到不同程度的影響，因此，在GPS技術測量過程中，要綜合考慮有關數(shù)據(jù)的運用方式，在實際觀測點與衛(wèi)星之間的距離分析上，尤其是我們熟知的偽距，就是含有衛(wèi)星鐘與接收機同步差的影響，在實際運用中，可以根據(jù)觀測站的技術模式，進行應用導航電文中有關參數(shù)設計的修正模式，形成預先準確的確定點。在整個測量技術的過程中，形成于觀測點的坐標求解方程式，具體的運用就是，在1個觀測站上，可以更好的求解出4個未知的參數(shù)設計，其中，包括有3個點位的坐標分量與1個衛(wèi)星鐘差的參數(shù)分析，形成相應的4個同步的偽距觀測數(shù)量，就是對4顆衛(wèi)星有更加大的精準測量。

2.2相對定位

相對定位的最基本情況，是用兩臺GPS接收機，分別安置在基線的兩端，并同步觀測相同的衛(wèi)星，以確定基線端點，在協(xié)議地球坐標系中的相對位置或基線向量，當用多臺接收機安置在若干條基線的端點，通過同步觀測GPS衛(wèi)星，可以確定多條基線向量。

因為在兩個或多個觀測站同步觀測相同衛(wèi)星的情況下，衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差以及電離層和對流層的折射誤差等，對觀測量的影響具有一定的相關性，所以利用這些觀測量的不同組合，進行相對定位，便可有效地消除或減弱上述誤差的影響，從而提高定位精度。

3、工程應用

自2009年3月西二線東段第31標段設計交樁和線路前期踏勘過程中，我們首次創(chuàng)新性的將高精度GPS定位技術、谷歌地球軟件與長輸管道施工相結合，實現(xiàn)了管道施工沿線的形象展示、精確定位、實時導航，在線路踏勘、施工便道選取、線路優(yōu)化、施工方案制定、難點描述等方面發(fā)揮了突出作用、使管道施工水平和施工效率有了明顯提高。

以往GPS在管道中應用只是設計交樁時樁點的定位與查找，一般誤差在10-15米范圍內(nèi)。在西二線東段工程中，我們通過RTK GPS與手持GPS結合，將管道樁點精確位置、設計路由、樁點間長度、施工便道、閥室、三穿、線路施工圖、衛(wèi)星圖片、管道壁厚變化、難點段現(xiàn)場照片等信息通過一些程序間的轉換，輸入衛(wèi)星地圖中（谷歌地球）后，通過可視化的現(xiàn)場勘查和精確的GPS現(xiàn)場導航，對管道施工中前期準備階段的工作效率提升和施工成本的降低起到了關鍵作用。與以往相比有以下幾個方面的優(yōu)點：

（1）對管道三穿、困難段的位置及環(huán)境實現(xiàn)了可視化對比，對生活點、開工點、項目部的選取提供可視化參考，對施工計劃安排、決策和工作面的劃分等方面提供了依據(jù)。這些工作原來只能人工畫一些踏線草圖，不精確不形象，對地理環(huán)鏡很難表述。

（2）根據(jù)相關資料的補充，管道沿線所有村莊、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、河流、公路等地理信息名稱立即清晰，無需現(xiàn)場咨詢。對工農(nóng)關系的處理起到了輔助作用。

（3）施工便道和上管路的快速確認。通過軟件中樁點間長度及上管道路初步規(guī)劃，加上現(xiàn)場GPS導航，用筆記本電腦在車上就能精確顯示車輛的所處位置，距管道距離可直接量取，將所有設備進場路、轉場路和上管路的查找確認時間大為縮短。哪條路能上管，上多少管一目了然。

（4）能夠對山區(qū)施工中管道在實際地形中進行形象的描述，即使沒去過現(xiàn)場也能夠對現(xiàn)場有一個大體的形象的了解。

GPS定位技術在長輸管道施工中的應用，改變了以往抽象、盲目踏線、人工記憶來確定上管路等相關信息的現(xiàn)狀，用形象、準確、可視化的衛(wèi)星圖像對施工環(huán)境進行明確標識，對陸地長輸管道施工的前期踏勘、線路優(yōu)化、施工便道選擇、施工決策等各方面都起到了很大的促進作用，為長輸管道施工水平的提升發(fā)揮了良好作用。

4、結語

從本文的研究來看，GPS技術在管道定位中有著很大的實際運用效果，在對GPS定位技術與原理綜合分析的技術上，能形成強大的測量與控制的關鍵點，并積累更多的測量經(jīng)驗，對整個管道施工與降低勞動強度、提高施工藝術等有很大的幫之，能形成更大的社會與經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]劉大杰，施一民，過靜君.全球定位系統(tǒng)（GPS）的原理與數(shù)據(jù)處理[M].同濟大學出版社，1996.

[2]王廣運，郭秉義，何海波.高精度李洪濤.差分GPS定位技術與應用[M].電子工業(yè)出版社，1998.6.

[3]雛應.GPS全球定位系統(tǒng)在公路路線控制測量中的應用研究[D].長安大學，2000.