gps-rk與數(shù)字測圖技術(shù)在天然氣管道工程中的應(yīng)用

gps-rk與數(shù)字測圖技術(shù)在天然氣管道工程中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代測繪技術(shù)的快速發(fā)展，gps-rtk和數(shù)字測繪技術(shù)在線路測量工程中得到了廣泛應(yīng)用，并對高效地進行了地形和縱斷面圖的測量和采樣。以川豫魯天然氣管道工程恩施-利川段線路65km為例,討論了測量實施過程中的一些關(guān)鍵技術(shù)。1線路信息及走向位置的確定川東北-河南-山東天然氣管道(以下簡稱川-豫-魯管道)工程西起川東北普光首站,東至山東東明末站(濟南)。管道自西向東途經(jīng)四川、重慶、湖北、河南、山東五省、市。川-豫-魯管道走向為普光-梁平-忠縣-宜昌-襄樊-南陽-新鄭-東明,干線線路全長1463km,川維支線長180km,管線合計長度1643km。沿線設(shè)14座輸氣站場、83座線路截斷閥室、14座陰極保護站。管線沿途穿越大型河流15次、中型河流160次;穿越隧道30次;穿越大型沖溝6次、中型沖溝20次;穿越高速公路15次、穿越鐵路20次。管線的線路走向位置的確定,應(yīng)結(jié)合實際的地形、地物、村莊、交通、施工以及當(dāng)?shù)卣块T規(guī)劃等因素來綜合考慮。為了正確地確定管線埋置的平面位置和深度,全線線路帶狀地形圖和線路縱斷面圖是設(shè)計時不可缺少的基礎(chǔ)資料之一。2gps控制網(wǎng)根據(jù)1∶50000的小比例尺地形圖,初步確定天然氣管道線路的走向,選定帶狀線路。然后根據(jù)該設(shè)計線路布設(shè)控制網(wǎng)并選定中線樁的位置。在進行數(shù)字測圖之前,首先進行控制測量。控制測量采用GPS測量技術(shù)和GPS水準(zhǔn)技術(shù),控制網(wǎng)平面坐標(biāo)采用1954年北京坐標(biāo)系,按6°分帶,高程系采用1985國家高程基準(zhǔn),起算點坐標(biāo)和高程由湖北省測繪局提供。為了滿足1∶2000地形測繪的要求,根據(jù)線路測量技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定技術(shù)的要求,在測區(qū)內(nèi)布設(shè)了具有一定點位密度的GPS控制網(wǎng)。GPS控制網(wǎng)由GPS首級控制網(wǎng)和GPS加密控制網(wǎng)構(gòu)成。首級控制網(wǎng)為E級GPS工程控制網(wǎng),GPS加密控制網(wǎng)是在E級GPS網(wǎng)下,采用GPS-RTK進行次級加密而成。測區(qū)每5～8km布設(shè)一對GPS控制點,聯(lián)同已知控制點組成E級GPS控制網(wǎng),組成大地四邊形的帶狀網(wǎng),點位分布均勻,控制點選取得當(dāng)。全網(wǎng)共44個點,其中已知點和檢核點共5個,將GI89、GI72、GI61作為強制約束的固定點,將GWCP和GYBS作為檢核點。網(wǎng)中最長邊約14543m,最短邊約62m?？刂凭W(wǎng)網(wǎng)形如圖1所示。觀測采用4臺Topcon公司的HiperPro雙頻接收機,數(shù)據(jù)處理采用其網(wǎng)平差軟件Pinnacle1.0中文版。先進行三維無約束平差,檢查基線向量改正數(shù),VΔx、VΔy、VΔz≤3σ,再進行二維約束平差。GPS控制網(wǎng)二維約束平差坐標(biāo)分量精度統(tǒng)計表如表1所示。GPS控制網(wǎng)二維約束平差邊長相對精度統(tǒng)計表如表2所示。在約束平差過程中,應(yīng)該對已知點兼容性進行檢驗,并且基線向量的改正數(shù)與剔除粗差后的無約束平差結(jié)果的同名基線相應(yīng)改正數(shù)的較差,應(yīng)該符合下列要求:DvΔx、DvΔy、DvΔz≤2σ。GPS點的高程采用GPS水準(zhǔn)方法求得,起算點分別為GI89、GI72和GI61,分布于帶狀線路的兩端和中點位置。在GPS高程擬合中,采用一次多項式模型。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后,全網(wǎng)中最優(yōu)點位的高程誤差為M=±0.101m,最弱點位的高程誤差為M=±0.694m。3測量控制參數(shù)轉(zhuǎn)換在首級控制網(wǎng)建立完成后,便可進行加密控制網(wǎng)的布設(shè)。由于其精度要求不高,因此中線樁的施測可與加密控制測量同時進行,采用GPS-RTK測量技術(shù)進行施測。為了保證整個控制網(wǎng)及中線樁在坐標(biāo)系統(tǒng)上的一致統(tǒng)一,每次測量前的一項重要工作就是求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。這里的轉(zhuǎn)換參數(shù)是區(qū)域性的局部的轉(zhuǎn)換參數(shù),即每段線路的WGS-84坐標(biāo)與北京54坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。通常是在能夠覆蓋測區(qū)的小范圍內(nèi),選取三個分布均勻的控制點,分別測出其WGS-84坐標(biāo),然后調(diào)出與其相對應(yīng)的各控制點的北京54坐標(biāo),在手簿上可以求出轉(zhuǎn)換參數(shù)。但在實際工作中,為了提高效率,則利用已有的靜態(tài)測量數(shù)據(jù),將控制點的兩套坐標(biāo)直接輸入手簿即可求出轉(zhuǎn)換參數(shù)。在每次控制點采集作業(yè)前,只需檢查已知點的可靠性即可,而不必每次到各個控制點上測量其WGS-84坐標(biāo),這樣可以大大節(jié)省時間,從而提高工作效率。另外,基準(zhǔn)站的架設(shè)也有架設(shè)于已知點上和架設(shè)于未知點上兩種方案。后者具有很大的靈活性,在實際工作中可以根據(jù)地形條件和外界影響因素,合理選擇基準(zhǔn)站的架設(shè)位置,因此一般建議采用第二種方案。在參數(shù)轉(zhuǎn)換完成后,開始進行測點。從手簿上可以查看系統(tǒng)狀態(tài),包括電臺連接、解的類型、水平精度和垂直精度、衛(wèi)星顆數(shù)及衛(wèi)星分布圖、基準(zhǔn)站與流動站之間的距離等。在正常情況下,基準(zhǔn)站與流動站應(yīng)該不少于5顆共用衛(wèi)星,電臺連接應(yīng)該不低于50%,基準(zhǔn)站與流動站之間的距離不應(yīng)超過5km,這樣可以保證觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)性和可靠性?？梢岳肎PS-RTK的點測量功能,開始采集控制點和中線樁坐標(biāo)。當(dāng)觀測條件較好時,即共用衛(wèi)星大于5顆,電臺連接為100%時,5s之內(nèi)即可得到固定解,然后開始測量,一般取10個歷元的觀測值即可,輸入點名,保存坐標(biāo)。如果測區(qū)障礙物比較多,影響到共用衛(wèi)星數(shù)目和電臺連接時,搜索固定解的時間將會很長,甚至有時得不到固定解,因此這時測得的點坐標(biāo)可靠性不高,必須經(jīng)過重復(fù)采集以確保數(shù)據(jù)的觀測質(zhì)量。在有效測區(qū)測點完成后,需要進行遷站,遷站后應(yīng)對兩個已測點進行檢核,縱橫坐標(biāo)差不大于0.2m、高程較差不大于0.4m。4線上線下銜接測試考慮到GPS-RTK作業(yè)環(huán)境,針對作業(yè)中出現(xiàn)的問題,及時采取相應(yīng)的措施,取得了較好的效果。在觀測條件比較好的情況下,如果發(fā)現(xiàn)接收機上綠燈只連續(xù)閃爍一兩次,表示接收機工作不正常。此時的解決辦法是:持續(xù)按Fn不動,按開關(guān)鍵,待綠燈閃亮?xí)r松開開關(guān)鍵,Fn持續(xù)按著不動,8s后,兩燈同時閃爍時,松開Fn,操作完畢。此時接收機將恢復(fù)正常,若還不行,反復(fù)幾次即可。GPS接收機能夠正常工作,但是當(dāng)手簿與接收機之間進行藍牙連接時,接收機無法正常工作,表現(xiàn)為綠燈只連續(xù)閃爍一兩次。原因則是手簿中的測量設(shè)置有問題,應(yīng)修改手簿的測量設(shè)置:文件-設(shè)置-測量-HiperPro?；鶞?zhǔn)站的架設(shè)位置至關(guān)重要,每次作業(yè)前一定要將基準(zhǔn)站架設(shè)在周圍開闊并足夠高的地方。在采集數(shù)據(jù)時,流動站應(yīng)盡量避免晃動,盡可能減小流動站天線的傾斜程度,以免影響流動站的定位精度。網(wǎng)平差軟件Pinnacle1.0中文版使用起來比較不方便,每次的數(shù)據(jù)導(dǎo)入需要花費很多時間來修改天線高等設(shè)置,如果將數(shù)據(jù)重新導(dǎo)入,還需要重新設(shè)置一遍,非常麻煩。因此可以將修改好的文件轉(zhuǎn)換成RINEX格式,這樣每次導(dǎo)入數(shù)據(jù)時,就無需進行不必要的重復(fù)工作了。5gps+gl根雙系統(tǒng)GPS-RTK測量技術(shù)具有快捷、精確、操作簡便、