楊興財(cái)

（建甌市金土地勘察測(cè)繪有限公司 福建建甌 353100）

地下管線建設(shè)是城市建設(shè)的重要組成部分，與城市建設(shè)發(fā)展緊密相關(guān)。地下管線具有數(shù)量多、功能復(fù)雜的特點(diǎn)。目前，部分舊的地下管線被廢棄或改造，新的數(shù)字化地下管線不斷增加。新舊地下管線在地下橫縱交叉，布局十分復(fù)雜，形成了大規(guī)模的地下管網(wǎng)。地下管道已被供電、供水、供氣、電信等部門(mén)廣泛使用，它們?cè)诘叵滤伎臻g大小不同，埋設(shè)具體位置各不相同，布局情況相當(dāng)復(fù)雜，為有效的避免管道事故的發(fā)生所造成不必要的損失，又加之智慧城市的建立對(duì)地下管線的測(cè)量勢(shì)在必行，提高測(cè)量地下管線的測(cè)量精度已成為當(dāng)今地下管線測(cè)量中所必須認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。筆者擬對(duì)數(shù)字化地下管線測(cè)量的誤差進(jìn)行分析，將測(cè)量所得的精度與理論精度進(jìn)行比較，探討出提高地下管線測(cè)量精度的方法。

1 地下管線測(cè)量

地下管線測(cè)量主要是指測(cè)量技術(shù)人員對(duì)地下管道的位置、分布情況進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量主要分為兩步，首先是對(duì)地下管線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)、分支、變徑等特征點(diǎn)進(jìn)行物理勘測(cè)，測(cè)量地下管道的特征點(diǎn)到地表的實(shí)際距離，也就是測(cè)量地下管道的掩埋深度，接著測(cè)量地下特征點(diǎn)的坐標(biāo)與高程。數(shù)字化地下管線的測(cè)量，在城鎮(zhèn)地區(qū)受地物遮蔽影響，一般采用GPS—RTK 布設(shè)控制，并利用全站儀使用極坐標(biāo)方法對(duì)管線點(diǎn)、相關(guān)地物點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字測(cè)量采集。此外，在進(jìn)行相關(guān)測(cè)量時(shí)，地下管線測(cè)量人員應(yīng)全面地檢查管線的種類(lèi)、大小、材質(zhì)及管徑等管線性質(zhì)。

地下管線的勘測(cè)一般使用地下管線探測(cè)儀來(lái)進(jìn)行，為滿(mǎn)足城市建設(shè)需要，查清復(fù)雜地下管線，及時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定地下管線的位置與分布情況，我國(guó)已經(jīng)生產(chǎn)或引進(jìn)了許多不同類(lèi)型的地下管線勘測(cè)儀器，經(jīng)多年生產(chǎn)勘測(cè)單位的經(jīng)驗(yàn)累積及多種勘測(cè)方法的相互配合，已可以較準(zhǔn)確地勘測(cè)出地下管線的位置及埋深。本文主要討論勘測(cè)定位后的平面座標(biāo)和高程數(shù)據(jù)采集精度，以滿(mǎn)足最后提供數(shù)字圖件的要求。

在實(shí)際測(cè)量中，測(cè)量技術(shù)人員可根據(jù)測(cè)區(qū)地理景觀的需要選擇不同的測(cè)量?jī)x器。由于全站儀憑借其具有成本低、操作簡(jiǎn)單、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，深受廣大生產(chǎn)者的喜愛(ài)，已經(jīng)被廣泛的使用在數(shù)字地下管線的測(cè)量中，并取得了較好的測(cè)量效果。目前，通常使用的全站儀的測(cè)角精度為5，測(cè)距精度為5mm+5ppm·D。

2 數(shù)字地下管線的測(cè)量誤差分析

地下管線的數(shù)字采集測(cè)量誤差主要是指測(cè)量?jī)x器的誤差，測(cè)量觀測(cè)誤差，筆者擬對(duì)全站儀極坐標(biāo)法管線測(cè)量的精度進(jìn)行分析。

2.1 全站儀的觀測(cè)中誤差

全站儀的觀測(cè)中的誤差主要包括全站儀的水平角觀測(cè)中誤差和垂直角觀測(cè)中的誤差。其中，全站儀的水平角觀測(cè)中誤差主要由目標(biāo)偏心誤差、對(duì)中誤差、照準(zhǔn)誤差構(gòu)成。垂直角觀測(cè)中誤差主要由照準(zhǔn)誤差與儀器自動(dòng)補(bǔ)償誤差構(gòu)成。

全站儀的觀測(cè)中誤差m 主要由水平角觀測(cè)中誤差m1和垂直角觀測(cè)中誤差m2構(gòu)成，全站儀的觀測(cè)誤差也包括外界環(huán)境影響引起的誤差m3、儀器自身誤差m4、儀器讀數(shù)誤差m5。儀器自身誤差主要是指垂直軸誤差，據(jù)相關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，在通常情況下，m=±1.5＂，外界環(huán)境的影響主要是溫度變化的影響，儀器讀數(shù)的誤差大致為m±1.5＂。

1.全站儀的水平角觀測(cè)誤差。在使用全站儀對(duì)地下管測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)將全站儀照準(zhǔn)對(duì)中桿，對(duì)中桿可產(chǎn)生0.01m 的對(duì)中誤差，目標(biāo)偏心誤差m11為可使用

公式(1)計(jì)算，其中e=0.01，s 為邊長(zhǎng)。

在測(cè)量過(guò)程中，對(duì)中誤差一般為0.005m，利用公式(1)計(jì)算對(duì)中誤差m12，其中e=0.005，邊長(zhǎng)為s，ρ=206265。

其中，m13為照準(zhǔn)誤差，是觀測(cè)本身的誤差，一般是指望遠(yuǎn)鏡的照準(zhǔn)誤差，與望遠(yuǎn)鏡的使用放大倍數(shù)有關(guān)。

其中，m21為照準(zhǔn)誤差，與水平角觀測(cè)時(shí)的照準(zhǔn)誤差相同，m22為儀器中液體補(bǔ)償器的實(shí)償精度。

因此，全站儀的觀測(cè)中誤差為

2.2 全站儀距離觀測(cè)誤差

距離觀測(cè)的誤差主要包括儀器誤差、對(duì)中桿偏離誤差及棱鏡半徑誤差。距離觀測(cè)誤差的公式為

其中，d1為儀器誤差，其是全站儀的標(biāo)稱(chēng)精度，d2為對(duì)中桿偏心所產(chǎn)生的誤差，d2±10mm，棱鏡半徑誤差為d3±20mm。

2.3 測(cè)點(diǎn)的平面點(diǎn)位精度

測(cè)量過(guò)程中應(yīng)對(duì)管線測(cè)點(diǎn)中心位置進(jìn)行嚴(yán)格的標(biāo)定，確保測(cè)點(diǎn)的平面點(diǎn)位準(zhǔn)確，減少誤差。對(duì)與一固定觀測(cè)點(diǎn)P，可使用公式（2）計(jì)算其坐標(biāo)，

其中，xA,yA為測(cè)站坐標(biāo)，S 為水平距離，α0為起始方位角，β 為左轉(zhuǎn)折角。

對(duì)(2)式子進(jìn)行微分整理可得，

其中，ms為測(cè)距中誤差，mβ為半測(cè)回中誤差，S為距離，ρ=206265。

因此，通過(guò)式即可求出mp，即測(cè)點(diǎn)的平面點(diǎn)位中誤差相對(duì)與起算點(diǎn)的距離。

3 數(shù)字地下管線的測(cè)量精度分析與思考

前面對(duì)數(shù)字地下管線的測(cè)量誤差進(jìn)行分析與研究，總結(jié)了造成地下管線數(shù)字采集的測(cè)量誤差的相關(guān)因素，其中，測(cè)量?jī)x器本身、外部環(huán)境及觀測(cè)位置等都會(huì)對(duì)地下管道的測(cè)量工作產(chǎn)生很大的影響，左右測(cè)量精度。

在數(shù)字地下管線的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)點(diǎn)的距離最好控制在150m。應(yīng)對(duì)地下管線的測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位精度做如下要求，將全站儀的測(cè)角精度定位5＂，測(cè)距精度為5mm+5ppm·D，觀測(cè)照準(zhǔn)精度為2，對(duì)中誤差為5mm，目標(biāo)偏心誤差為20mm。同時(shí)，在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)對(duì)管線測(cè)點(diǎn)中心位置進(jìn)行嚴(yán)格的標(biāo)定，確保測(cè)點(diǎn)的平面點(diǎn)位精度，詳見(jiàn)表1。

表1 點(diǎn)位精度一覽表

通過(guò)對(duì)數(shù)字地下管線數(shù)字采集的測(cè)量誤差來(lái)源與大小、數(shù)字地下管線數(shù)字采集的測(cè)量精度的分析，使我們知道影響地下管線探測(cè)精度的因素很多，并且十分復(fù)雜。在使用全站儀對(duì)地下管線進(jìn)行測(cè)量時(shí)，布設(shè)合適密度控制點(diǎn)，控制測(cè)距邊長(zhǎng)，嚴(yán)格按照測(cè)量步驟與測(cè)量要求進(jìn)行測(cè)量，有效的使探測(cè)地下管線的平面位置誤差控制在15cm 內(nèi)，探測(cè)地下管線的埋深誤差控制在10cm 范圍內(nèi)，盡可能使測(cè)量的每個(gè)環(huán)節(jié)的測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，這樣就可使測(cè)量精度滿(mǎn)足國(guó)家城市地下管線探測(cè)技術(shù)的要求，將測(cè)量誤差控制在允許的范圍內(nèi)。

4 總結(jié)

地下管線的測(cè)量對(duì)我國(guó)建設(shè)發(fā)展和智慧城市具有重要的意義，雖然地下管道的測(cè)量工作較為困難，在實(shí)際測(cè)量中存在很多問(wèn)題，但只要我們能夠嚴(yán)格控制測(cè)量的質(zhì)量，選擇適合于測(cè)區(qū)的測(cè)量?jī)x器，并采取相關(guān)的措施提高地下管道的測(cè)量精度，糾正重勘探輕測(cè)量的慣性思維，就能取得很好的測(cè)量成果。

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