地下金屬管線測量的直接定位及精度分析

韓立邦

（徐州漢之源測繪科技有限公司，江蘇 徐州 221600）

城市金屬管線設(shè)施的測量與布置是城市管理項目的主要任務(wù)之一。隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，多個城建部門不斷新建電力管線、燃氣管線、水資源管理管線等，部分城鎮(zhèn)化管線已經(jīng)遭到破壞。城市管線設(shè)施的測量、放置和維護帶來了許多困難和不便。在國外，特別是在歐美，城市管線設(shè)施的測量、定位和維護與我國相反。這些發(fā)達國家的一個共同點是，它們的城市下方有一條共同的壕溝[1]。由于二線城市更注重城市化進程，而忽視了自身城市內(nèi)金屬管線設(shè)施的測量與定位，因此研究如何測量與定位城市金屬管線設(shè)施具有現(xiàn)實意義。

隨著目前的科技發(fā)展，測繪技術(shù)也越來越趨向科學化，在研究中所涉及的科學測繪方法包括組合測繪、交叉測繪、快速測繪等等，都是目前研究出來的新方法。這些新的方法和技術(shù)并沒有有效地用于城市管線設(shè)施的測量和定位，現(xiàn)有的城市管線設(shè)施的測量和定位方法大多選取相對測量的手段。這種方法已不能滿足城市金屬管線測量的需要。因此，設(shè)計新技術(shù)來研究城市管線測量對于城市管線設(shè)施的測量和定位方法具有重要的理論意義?；诖?，本文設(shè)計了一種新的地下金屬管線測量直接定位與精度分析方法，以保證現(xiàn)有工作效率，提高測量定位精度[2]。

1 地下金屬管線直接定位方法設(shè)計

1.1 采集地下金屬管線信息

地下金屬管線在定位之前，必須要提前進行信息采集，采集時，需要利用信息管線系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)先將隱秘管線探查出，在進行統(tǒng)一輸入。

勘探過程需要大量的人員配合，尤其是施工人員的參與，會節(jié)省不必要的時間和金錢。信息數(shù)據(jù)的傳輸主要是通過傳輸軟件來完成，傳輸時需要將地下管線信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上，轉(zhuǎn)換成可以一次性處理的文件。轉(zhuǎn)換時，必須選擇一種將被識別用于下一次數(shù)據(jù)處理的排序規(guī)則格式。也可以通過ERCEL處理數(shù)據(jù)，利用數(shù)學公式輸入到ERCEL中，再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)文件格式轉(zhuǎn)化到記事本CASS數(shù)據(jù)電子圖中，以此；來導入繪圖，數(shù)據(jù)文件通過CASS軟件導入的同時，還需要通過項目需求測點導入其他數(shù)據(jù)[3]，保存點云數(shù)據(jù)以文件格式。數(shù)字電子圖紙需要結(jié)合現(xiàn)場，采用CAD軟件繪制。

1.2 繪制地下金屬管線布設(shè)圖

管線圖繪制應遵循很多原則，具體的管線布設(shè)圖繪制規(guī)范如下表1所示。

如表1所示，除了表中要求的規(guī)范以外，在進行管線布設(shè)圖繪制時還需要明確管線繪制的規(guī)范，需要按照工程的專業(yè)要求來進行繪制。如果需要繪制施工前的設(shè)計管線圖或者施工后的竣工管線圖。必須將所繪制的地下金屬管線的相關(guān)信息與所繪制區(qū)域的地形完全貼合。一般各個市區(qū)都擁有獨立自主的管線地形GIS數(shù)據(jù)庫，編號與圖幅的設(shè)計應當按照國家標準或者行業(yè)標準的規(guī)定實行，進行正確繪制后，采用CAD軟件將文件打開，根據(jù)工程要求規(guī)范，畫出自來水管線，以及相關(guān)的設(shè)施，完善制作，包括加圖根點，對應的相關(guān)設(shè)施拉取坐標等。

1.3 消除地下金屬管線定位誤差

金屬管線在定位時難免會存在多方面的誤差，這些誤差的來源廣，且影響的程度也不一致。常見的誤差第一種就是由于測量儀器調(diào)試帶來的誤差，與該誤差一同常見的還有由于測量環(huán)境和測量方法不同導致的地下金屬管線定位不準，將這些常見的誤差統(tǒng)稱為測量時的誤差，該誤差的來源是多方面的，導致管線設(shè)施測量誤差的產(chǎn)生因素主要有幾個方面，測量儀器誤差包括制造誤差和測量儀器本身存在的原理誤差。由于組成測量儀器的部件十分的復雜，因此安裝時難免會出現(xiàn)多種零件拼裝問題，以此可能會產(chǎn)生誤差，該誤差也被命名為制造誤差。此外，除了制造誤差，儀器在工作時由于測量方法或者測量原理也會帶來誤差，這種誤差稱為原理誤差。

在地下金屬管線的測量工作進行中，由于各個測量點的施工人員不一致，因此不同施工人員的責任心，工作水平自然也就不同，常常由于水平不同而導致在測量工作中產(chǎn)生不必要的誤差，這種類型的誤差被稱為測量誤差。最后一種就是由于溫度濕度不同，產(chǎn)生的環(huán)境誤差，環(huán)境誤差的影響非常廣，成因多，因此也不好判斷。

雖然在日常測量操作中不可能完全消除測量誤差，但在實際測量操作中，可以有效減少和控制測量誤差的發(fā)生。需要根據(jù)實際情況分析錯誤原因，避免這些因素的影響。

1.4 RTK實現(xiàn)地下金屬管線定位

GPS RTK測量是近年來逐漸成熟的一種測量方法，如果測量區(qū)域數(shù)據(jù)不完善，就沒有數(shù)字化的地形圖，也沒有地圖路線點。尤其是在城市郊區(qū)或露天建筑工地，使用GPS RTK測量不僅可以滿足測量需求，還可以節(jié)省時間。GPS測量要求測量區(qū)域附近有完好的控制點，利用這些完整的控制點來進行后續(xù)的圖根測量。

在后續(xù)的測量中，還需要與衛(wèi)星定位系統(tǒng)來進行合作共同測量地下金屬管線的具體控制點，這兩種技術(shù)的核心都是互聯(lián)網(wǎng)，在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用計算機和信息定位程序來對地下金屬管線進行定位。

定位后還需要進行后續(xù)定位信息的轉(zhuǎn)化，需要通過檢測服務(wù)項目中的其他選項是否符合該服務(wù)項目的需求，以此來面對各種各樣的用戶需求。在進行地下金屬管線定位時，至少選用兩個接收機進行后續(xù)信息的接收，以此來快速實現(xiàn)信息的傳輸與轉(zhuǎn)換，接收到的數(shù)據(jù)應該首先經(jīng)過信號處理，然后才能將處理好的數(shù)據(jù)繼續(xù)向下一步傳輸。

2 地下金屬管線測量精度分析

2.1 誤差及精度分析

GPS RTK測量技術(shù)是一種實時動態(tài)測量技術(shù)。由于測量區(qū)域比較開闊，沒有高層建筑，因此使用GPS RTK測量非常方便。附近金屬管線鋪設(shè)較少，不需要獲取周圍的數(shù)字圖形。實驗選取的工程過程可以使用GPS RTK對地圖上的路線進行加密。將基站設(shè)置在找到的完整路線上，使用流動站放樣多條路線，然后在后方快速建立數(shù)據(jù)傳輸路口或者執(zhí)行后續(xù)信息定位。根點加密過程中至少已知其是兩個完整的根點，在實際操作中至少需要一個。對圖的根點進行加密后，對數(shù)據(jù)進行修改，可以手動或軟件計算，并使用數(shù)據(jù)處理軟件進行實時校正。

2.2 精度分析結(jié)果

按照本文設(shè)計的地下金屬管線定位方法，將坐標量差值中的點位中誤差和誤差橢圓參數(shù)進行分析，得到的精度分析結(jié)果如表2所示。

由表2可知，采用本文設(shè)計的方法由上述數(shù)據(jù)可以看出各點位的中誤差均未超過標準值，故測量的數(shù)據(jù)精度滿足要求。

3 結(jié)語

綜上所述，金屬管線的直接定位和精度分析在城市建設(shè)中起著重要定位，本文選取GPS RTK來進行金屬管線的定位，定位后進行了精度分析實驗，記錄精度分析數(shù)值，得到的實驗結(jié)果顯示本文設(shè)計的方法滿足需求，有一定的推廣意義，但由于選取測量時可能會存在誤差，在后續(xù)應用時，應該進行不斷優(yōu)化。