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摘要本文结合中国石油管道完整性数据恢复二期测绘项目，论述GPS及GPS(RTK)结合管线探测仪器进行作业的方法，并对部分数据进行分析，从而为提高管线探测及桩点的精度，做出客观评价，为管道管理提供准确依据。
关键词GPS，首级控制，管线探测
中图分类号：TE973 文献标识码：A 文章编号：
0引言
管道完整性数据恢复二期项目测绘的实施将最大程度上满足管道完整性管理和管道完整性分析对基础地理数据以及管道数据的需要，这些数据对于准确分析出管道及管道沿线高后果区和高风险段，从而及时采取相应措施降低或排除管道风险性并加强管道运营管理等方面起到重要性作用。
1管道测量
工程概况，该工程大部分位于辽宁省境内，工程沿线涉及部分县市，地形多以丘陵、平地为主，部分有山地。测区大部分以旱地为主，少部分有水田、经济林、树林、居民地、企事业单位等。同时涉及到的地貌、地物复杂，如沟坎、河流、梯田、公路、铁路、地下通讯设施、及管道设施等。
管道测量涉及包括首级控制测量(D级GPS控制点测量)、控制点埋设，管道桩测量、管道中心线探测、管道设施测量、外部管道及公共设施测量、管道沿线地物测绘、管道属性调查等工作。
(1)对于首级控制测量(D级GPS控制点测量)
其平面精度要求依据《全球定位系统(GPS)测量规范》中国家D级GPS网控制点精度相关要求执行。高程精度，平原地区高程一般不得超过20cm，多山地区高程一般不得超过50cm。控制点间距离按国家等级控制点为起算数据，沿管线每隔约20km布设一个D级控制点。并按要求进行埋设。
管线中心点探测及管道樁点测量要求综合平面误差小于30cm(含探测仪误差)；相邻测量点连成的直线(测量中心线成果)上任意一点与对应的实际管道水平距离不大于1.5m。高程精度平原不低于30cm，山区精度不低于60cm。探测精度埋深误差小于0.1h(h为管道埋深)。相邻点间距离要求为相邻两点的最远距离不大于200m。管道设施、外部管道及公共设施测量其平面精度为平面误差小于30cm。高程精度为平原不低于30cm，山区精度不低于60cm，测量点综合平面误差小于30cm(含探测仪误差)。
(2)首级控制网(D级GPS控制点)点位埋设要求①D级GPS控制点应选择在管道阀室、管道场站等建筑的屋顶部或场站内开阔地。周边应便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不得超过15°。地面基础稳定，易于控制点的保存。②远离大功率无线电发射源(如电台、电视台、微波站等)，其距离不小于200m；远离高压输电线和微波无线电信号传播通道，其距离不小于50m。③附近不应有强烈反射卫星信号的物件(如大型建筑物等)。④交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测。
2首级控制网(D级GPS网)的实施
(1)完成的工作量(部分测区)
整个测区平面采用GPS联测控制点，其中：D级GPS点52个，三角点8个，水准点6个，过渡点2个。每相距不超过15公里的点高程采用四等水准联测,其它采用GPS拟合高程。共施测水准路线17条，路线总长为307.141公里，其中：附合路线2条，96.3254公里；闭和环15条，210.8156公里。
(2)作业方案
GPS基础控制网采用边连接的方式布网，利用6台GPS接收机在控制网点上进行同步观测，观测时间均大于45分钟，卫星截止高度角为15°，PDOP值均小于6，重复上站大于1.6；采用边连接的方式构成GPS网，在布设同步环的同时，利用所构成异步环对同步环进行检查，最终进行整体平差。应用南方测绘仪器有限公司GPS数据处理软件包GPSPro Ver4.0软件进行数据处理和GPS网的三维无约束平差，在无约束平差确定有效观测基础上进行约束平差，解算最终成果。其中第一区，GPS控制网平均边长5.8318km，最小边长2.3183km,最大边长10.7978km。第二区，GPS控制网平均边长6.8237公里，最小边长2.3183公里，最大边长12.2936公里。第三区,GPS控制网平均边长6.6556公里，最小边长2.1373公里，最大边长14.2770公里。具体平差精度如下：
第一区检核计算：
标准差：σ=59.169mm；
环检测精度 ：Ws≤3σ≤355.015mm（n为闭合环边数，n=4）；
复测基线精度：ds≤2σ≤167.355mm；
无约束平差：VΔx≤3σ≤177.507mm；VΔy≤3σ≤177.507mm；
VΔz≤3σ≤177.507mm；
约束平差：dVΔx≤2σ≤118.338mm；dVΔy≤2σ≤118.338mm；dVΔz≤2σ≤118.338 mm；
第二区检核计算：
标准差：σ=68.966mm；
环检测精度 ：Ws≤3σ≤413.795mm（n为闭合环边数，n=4）；
复测基线精度：ds≤2σ≤195.065mm；
无约束平差：VΔx≤3σ≤206.898mm；VΔy≤3σ≤206.898mm；
VΔz≤3σ≤206.898mm；
约束平差：dVΔx≤2σ≤137.932mm；dVΔy≤2σ≤137.932mm；dVΔz≤2σ≤137.932mm；
第三区检核计算：
标准差：σ=67.303mm；
环检测精度 ：Ws≤3σ≤403.818mm（n为闭合环边数，n=4）；
复测基线精度：ds≤2σ≤190.362mm；
无约束平差：VΔx≤3σ≤201.909mm；VΔy≤3σ≤201.909mm；
VΔz≤3σ≤201.909mm；
约束平差：dVΔx≤2σ≤134.606mm；dVΔy≤2σ≤134.606mm；dVΔz≤2σ≤134.606mm；
精度均满足规范要求，可供使用。
GPS高程平差采用清华山维测量技术开发公司开发的《测量控制网平差系统NASE for WindowsV3.0,1996》软件进行水准线路的平差。GPS高程每相距不超过15公里且分布均匀采用四等水准联测，水准路线限差：σ=20（四等）L为符合路线的长度，观测过程中分段进行，共施测水准307.141公里，其中：附合路线2条，96.3254公里，闭合环15条，210.8156公里；水准线路最长49.8903公里，最大闭合差0.0950米，最大点位误差 0.047367米，最大点间误差0.044388米。精度均满足规范要求，可供使用。
(3)结论
本测区控制成果可提供下工序使用。
3管道中心点探测及管道桩点测量
管道中心线测量是整个数据恢复项目成功的关键，中心线数据测量的精确度是衡量作业优劣的重要指标。
(1)管道中心线测量内容①采集属性包括坐标、高程、埋深、管线名称、桩号、与桩点距离、备注等。②管道里程桩、转角桩对应的管道位置需要测量。③管道入地点、出地点及管道穿越、跨越的起始点、结束点需要测量。④弯管段应加密3-5个测量点。⑤坐标及高程的测量位置为管道顶部上方地面，高程为地面高程。⑥埋深为测量管道顶部与地面的垂直距离。⑦桩号为标注该测点位置邻近的管道桩号。⑧与桩的距离为标注该测点与邻近的管道桩点距离(沿管道流向+-m)⑨备注为标注测点属性(入地点、出地点、某穿越起点…)。
(2)管道桩点测量内容包括管道里程桩、转角桩、穿跨越桩、加密桩、光缆桩、电缆桩等，测量内容采集属性包括坐标、高程、管线名称、桩号、桩类型、备注等。测量位置为桩的顶部几何中心，高程为桩顶部高程。
(3)管线探测要求包括①为准确反映地下管线空间位置，探测密度应满足1个点/200m。对弹性埋设的线路及转折处应提高探测密度(50-100m)，确保管道转弯处相邻测量点构成的弦距不大于1.5m，管道各公里桩及穿越桩处探测管线中心点位。②线路中经过的输油泵站测至站场边界线。③测定的埋深点要留有醒目地面标志，按管道流向统一编号，并做好点之记，便于后期坐标测定。④管线中心线测量应该按照里程顺序与管道上的设施同步测量。⑤在测定管线中心点位过程中要认真填写点位属性表(埋深表)。
4管道设施、外部管道及公共设施测量
(1)管道设施测量的内容包括收发球筒、水工保护设施、阴极保护设施(阴保地床、阴保电缆、阴保电源、牺牲阳极、阴保通电点)、穿跨越、场站边界、阀室边界，其它。测量要求为测量应从站场内开始，测量要素按顺序一般为:管道发球筒、阀门、弯头、三通、弯头、法兰(出站绝缘法兰)、站外管道、阀室、站外管道、法兰(进站绝缘法兰)、弯头、三通、弯头、阀门、收球筒。对于由于建筑阻挡等原因难以测量的设施应结合设计资料，使用测距仪、皮尺等设备进行测量成图。对于定向钻、隧道等无法测量部分，应对设施起点、终点进行测量，同时结合原始设计图纸(由管道公司提供)在内业完成无法测量的部分管道中心线成图。水工保护设施窄边宽度大于1m(含1m)的应采集为面状要素，否则采集为线状要素。
(2)外部管道及公共设施测量包括线状要素测量和点状要素测量。线状要素包括地下电力电缆、自来水管道、污水管道、地下电话电缆、光纤、电视电缆、高架电力线路、高架电话线、外部输油管道、外部输气管道、索道、实体墙、栅栏等。点状要素包括油井(抽油机)、气井、电力变压器等。
5结束语
科学技术的发展，推动着各行各业技术的革新与创新，与生产实践的结合，使技术革新和创新的手段更加具有活力，在本文阐述中D级GPS网布设之后布设E级GPS网(作者省略)，然后在E级网的基础上利用GPS(RTK)进行实时动态采集(要求作业半径不大于5km)。但经过实践经验(无特殊要求)，在做D级GPS网时直接涵盖E级GPS网，即E级网的精度等同于D级网的精度，即提高了点位精度，又节省了布E级GPS网的时间和费用。节省了一环节，直接从D级GPS网解算之后进入GPS(RTK)數据采集阶段。通过GPS(RTK)数据采集与管道探测仪的相互结合，大大提高了管线探测的精度又加快了管线探测的速度。为管道完整性数据恢复提供了条件，为建立数字管道管理系统提供了保障。
参考文献
[1]《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314-2001)
[2]《长距离输油输气管道测量规范》(SY/T0055-2003)
关键词GPS，首级控制，管线探测
中图分类号：TE973 文献标识码：A 文章编号：
0引言
管道完整性数据恢复二期项目测绘的实施将最大程度上满足管道完整性管理和管道完整性分析对基础地理数据以及管道数据的需要，这些数据对于准确分析出管道及管道沿线高后果区和高风险段，从而及时采取相应措施降低或排除管道风险性并加强管道运营管理等方面起到重要性作用。
1管道测量
工程概况，该工程大部分位于辽宁省境内，工程沿线涉及部分县市，地形多以丘陵、平地为主，部分有山地。测区大部分以旱地为主，少部分有水田、经济林、树林、居民地、企事业单位等。同时涉及到的地貌、地物复杂，如沟坎、河流、梯田、公路、铁路、地下通讯设施、及管道设施等。
管道测量涉及包括首级控制测量(D级GPS控制点测量)、控制点埋设，管道桩测量、管道中心线探测、管道设施测量、外部管道及公共设施测量、管道沿线地物测绘、管道属性调查等工作。
(1)对于首级控制测量(D级GPS控制点测量)
其平面精度要求依据《全球定位系统(GPS)测量规范》中国家D级GPS网控制点精度相关要求执行。高程精度，平原地区高程一般不得超过20cm，多山地区高程一般不得超过50cm。控制点间距离按国家等级控制点为起算数据，沿管线每隔约20km布设一个D级控制点。并按要求进行埋设。
管线中心点探测及管道樁点测量要求综合平面误差小于30cm(含探测仪误差)；相邻测量点连成的直线(测量中心线成果)上任意一点与对应的实际管道水平距离不大于1.5m。高程精度平原不低于30cm，山区精度不低于60cm。探测精度埋深误差小于0.1h(h为管道埋深)。相邻点间距离要求为相邻两点的最远距离不大于200m。管道设施、外部管道及公共设施测量其平面精度为平面误差小于30cm。高程精度为平原不低于30cm，山区精度不低于60cm，测量点综合平面误差小于30cm(含探测仪误差)。
(2)首级控制网(D级GPS控制点)点位埋设要求①D级GPS控制点应选择在管道阀室、管道场站等建筑的屋顶部或场站内开阔地。周边应便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不得超过15°。地面基础稳定，易于控制点的保存。②远离大功率无线电发射源(如电台、电视台、微波站等)，其距离不小于200m；远离高压输电线和微波无线电信号传播通道，其距离不小于50m。③附近不应有强烈反射卫星信号的物件(如大型建筑物等)。④交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测。
2首级控制网(D级GPS网)的实施
(1)完成的工作量(部分测区)
整个测区平面采用GPS联测控制点，其中：D级GPS点52个，三角点8个，水准点6个，过渡点2个。每相距不超过15公里的点高程采用四等水准联测,其它采用GPS拟合高程。共施测水准路线17条，路线总长为307.141公里，其中：附合路线2条，96.3254公里；闭和环15条，210.8156公里。
(2)作业方案
GPS基础控制网采用边连接的方式布网，利用6台GPS接收机在控制网点上进行同步观测，观测时间均大于45分钟，卫星截止高度角为15°，PDOP值均小于6，重复上站大于1.6；采用边连接的方式构成GPS网，在布设同步环的同时，利用所构成异步环对同步环进行检查，最终进行整体平差。应用南方测绘仪器有限公司GPS数据处理软件包GPSPro Ver4.0软件进行数据处理和GPS网的三维无约束平差，在无约束平差确定有效观测基础上进行约束平差，解算最终成果。其中第一区，GPS控制网平均边长5.8318km，最小边长2.3183km,最大边长10.7978km。第二区，GPS控制网平均边长6.8237公里，最小边长2.3183公里，最大边长12.2936公里。第三区,GPS控制网平均边长6.6556公里，最小边长2.1373公里，最大边长14.2770公里。具体平差精度如下：
第一区检核计算：
标准差：σ=59.169mm；
环检测精度 ：Ws≤3σ≤355.015mm（n为闭合环边数，n=4）；
复测基线精度：ds≤2σ≤167.355mm；
无约束平差：VΔx≤3σ≤177.507mm；VΔy≤3σ≤177.507mm；
VΔz≤3σ≤177.507mm；
约束平差：dVΔx≤2σ≤118.338mm；dVΔy≤2σ≤118.338mm；dVΔz≤2σ≤118.338 mm；
第二区检核计算：
标准差：σ=68.966mm；
环检测精度 ：Ws≤3σ≤413.795mm（n为闭合环边数，n=4）；
复测基线精度：ds≤2σ≤195.065mm；
无约束平差：VΔx≤3σ≤206.898mm；VΔy≤3σ≤206.898mm；
VΔz≤3σ≤206.898mm；
约束平差：dVΔx≤2σ≤137.932mm；dVΔy≤2σ≤137.932mm；dVΔz≤2σ≤137.932mm；
第三区检核计算：
标准差：σ=67.303mm；
环检测精度 ：Ws≤3σ≤403.818mm（n为闭合环边数，n=4）；
复测基线精度：ds≤2σ≤190.362mm；
无约束平差：VΔx≤3σ≤201.909mm；VΔy≤3σ≤201.909mm；
VΔz≤3σ≤201.909mm；
约束平差：dVΔx≤2σ≤134.606mm；dVΔy≤2σ≤134.606mm；dVΔz≤2σ≤134.606mm；
精度均满足规范要求，可供使用。
GPS高程平差采用清华山维测量技术开发公司开发的《测量控制网平差系统NASE for WindowsV3.0,1996》软件进行水准线路的平差。GPS高程每相距不超过15公里且分布均匀采用四等水准联测，水准路线限差：σ=20（四等）L为符合路线的长度，观测过程中分段进行，共施测水准307.141公里，其中：附合路线2条，96.3254公里，闭合环15条，210.8156公里；水准线路最长49.8903公里，最大闭合差0.0950米，最大点位误差 0.047367米，最大点间误差0.044388米。精度均满足规范要求，可供使用。
(3)结论
本测区控制成果可提供下工序使用。
3管道中心点探测及管道桩点测量
管道中心线测量是整个数据恢复项目成功的关键，中心线数据测量的精确度是衡量作业优劣的重要指标。
(1)管道中心线测量内容①采集属性包括坐标、高程、埋深、管线名称、桩号、与桩点距离、备注等。②管道里程桩、转角桩对应的管道位置需要测量。③管道入地点、出地点及管道穿越、跨越的起始点、结束点需要测量。④弯管段应加密3-5个测量点。⑤坐标及高程的测量位置为管道顶部上方地面，高程为地面高程。⑥埋深为测量管道顶部与地面的垂直距离。⑦桩号为标注该测点位置邻近的管道桩号。⑧与桩的距离为标注该测点与邻近的管道桩点距离(沿管道流向+-m)⑨备注为标注测点属性(入地点、出地点、某穿越起点…)。
(2)管道桩点测量内容包括管道里程桩、转角桩、穿跨越桩、加密桩、光缆桩、电缆桩等，测量内容采集属性包括坐标、高程、管线名称、桩号、桩类型、备注等。测量位置为桩的顶部几何中心，高程为桩顶部高程。
(3)管线探测要求包括①为准确反映地下管线空间位置，探测密度应满足1个点/200m。对弹性埋设的线路及转折处应提高探测密度(50-100m)，确保管道转弯处相邻测量点构成的弦距不大于1.5m，管道各公里桩及穿越桩处探测管线中心点位。②线路中经过的输油泵站测至站场边界线。③测定的埋深点要留有醒目地面标志，按管道流向统一编号，并做好点之记，便于后期坐标测定。④管线中心线测量应该按照里程顺序与管道上的设施同步测量。⑤在测定管线中心点位过程中要认真填写点位属性表(埋深表)。
4管道设施、外部管道及公共设施测量
(1)管道设施测量的内容包括收发球筒、水工保护设施、阴极保护设施(阴保地床、阴保电缆、阴保电源、牺牲阳极、阴保通电点)、穿跨越、场站边界、阀室边界，其它。测量要求为测量应从站场内开始，测量要素按顺序一般为:管道发球筒、阀门、弯头、三通、弯头、法兰(出站绝缘法兰)、站外管道、阀室、站外管道、法兰(进站绝缘法兰)、弯头、三通、弯头、阀门、收球筒。对于由于建筑阻挡等原因难以测量的设施应结合设计资料，使用测距仪、皮尺等设备进行测量成图。对于定向钻、隧道等无法测量部分，应对设施起点、终点进行测量，同时结合原始设计图纸(由管道公司提供)在内业完成无法测量的部分管道中心线成图。水工保护设施窄边宽度大于1m(含1m)的应采集为面状要素，否则采集为线状要素。
(2)外部管道及公共设施测量包括线状要素测量和点状要素测量。线状要素包括地下电力电缆、自来水管道、污水管道、地下电话电缆、光纤、电视电缆、高架电力线路、高架电话线、外部输油管道、外部输气管道、索道、实体墙、栅栏等。点状要素包括油井(抽油机)、气井、电力变压器等。
5结束语
科学技术的发展，推动着各行各业技术的革新与创新，与生产实践的结合，使技术革新和创新的手段更加具有活力，在本文阐述中D级GPS网布设之后布设E级GPS网(作者省略)，然后在E级网的基础上利用GPS(RTK)进行实时动态采集(要求作业半径不大于5km)。但经过实践经验(无特殊要求)，在做D级GPS网时直接涵盖E级GPS网，即E级网的精度等同于D级网的精度，即提高了点位精度，又节省了布E级GPS网的时间和费用。节省了一环节，直接从D级GPS网解算之后进入GPS(RTK)數据采集阶段。通过GPS(RTK)数据采集与管道探测仪的相互结合，大大提高了管线探测的精度又加快了管线探测的速度。为管道完整性数据恢复提供了条件，为建立数字管道管理系统提供了保障。
参考文献
[1]《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314-2001)
[2]《长距离输油输气管道测量规范》(SY/T0055-2003)