摘 要：數(shù)字地下管線測(cè)量系統(tǒng)及采用該測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，用于對(duì)地下管線的多個(gè)管線點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，該測(cè)量系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、全站儀、靜態(tài)GPS接收機(jī)以及分別與各管線點(diǎn)匹配設(shè)置的多個(gè)地面標(biāo)志物，該方法測(cè)量效率和測(cè)量精度高，方法簡(jiǎn)單，操作方便。

關(guān)鍵詞：全站儀；GPS接收儀；地下管線；測(cè)量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.086

1 引言

地下管線歷來(lái)是城市的“血管”和“神經(jīng)”，地下管線涉及給水、雨水、污水、燃?xì)?、電力、路燈、有線電視、工業(yè)等十多種地下管線，形成了一張錯(cuò)綜復(fù)雜的地下管線網(wǎng)絡(luò)，為了滿足城市建設(shè)的需要，查清復(fù)雜的地下管線的情況，及時(shí)、準(zhǔn)確地測(cè)定地下管線的位置和分布情況，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。生產(chǎn)勘測(cè)單位經(jīng)過(guò)多年的經(jīng)驗(yàn)累積和多種勘測(cè)方法的相互配合，已經(jīng)可以比較準(zhǔn)確地勘測(cè)出地下管線的地點(diǎn)和埋深[1]。一般管線探測(cè)的精度為平面5cm，高程3cm，但是有的大型及精密工程測(cè)量在精度上有更高的要求，目前管線探測(cè)儀獲得數(shù)據(jù)的精度上不能滿足其需要。

2 技術(shù)方案

2.1 觀測(cè)誤差分類(lèi)

地下管線的數(shù)字采集測(cè)量誤差主要是指測(cè)量?jī)x器的誤差和測(cè)量觀測(cè)的誤差。

全站儀觀測(cè)中的誤差主要包括全站儀水平角觀測(cè)中的誤差和垂直角觀測(cè)中的誤差。其中，全站儀水平角觀測(cè)中的誤差主要是由目標(biāo)偏心誤差、對(duì)中誤差和照準(zhǔn)誤差構(gòu)成的；垂直角觀測(cè)中的誤差主要由照準(zhǔn)誤差與儀器自動(dòng)補(bǔ)償誤差構(gòu)成[2]。

全站儀觀測(cè)中的誤差m主要是由水平角觀測(cè)中的誤差和垂直角觀測(cè)中的誤差構(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、儀器自身誤差和儀器讀數(shù)誤差。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)境的影響主要是指溫度的變化，儀器讀數(shù)的誤差大致為m±1.5″。

2.2 技術(shù)方案

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種數(shù)字地下管線測(cè)量系統(tǒng)及采用該測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法。一種數(shù)字地下管線測(cè)量系統(tǒng)，用于對(duì)地下管線的多個(gè)管線點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，包括計(jì)算機(jī)、全站儀、靜態(tài)GPS接收機(jī)以及分別與各管線點(diǎn)匹配設(shè)置的多個(gè)地面標(biāo)志物，全站儀和靜態(tài)GPS接收機(jī)通過(guò)電纜與計(jì)算機(jī)通訊連接，全站儀的頂部連接有豎向的伸縮桿，靜態(tài)GPS接收機(jī)設(shè)置在伸縮桿的頂端。

（1）全站儀為高精度自動(dòng)跟測(cè)全站儀，包括支架和設(shè)置在支架上的全站儀本體，全站儀本體的頂部設(shè)有提手，提手頂部中央設(shè)有螺孔，伸縮桿通過(guò)螺孔與提手可拆卸連接。

（2）該系統(tǒng)還包括用于測(cè)量靜態(tài)GPS接收機(jī)和全站儀本體之間距離的激光測(cè)距儀，激光測(cè)距儀設(shè)置在GPS接收機(jī)上，并與計(jì)算機(jī)通過(guò)電纜通訊連接。

（3）測(cè)量時(shí)，地面標(biāo)志物距離全站儀的距離為50～100m。

（4）全站儀的精度如下：測(cè)角精度為0.5″，測(cè)距精度為0.8mm+1ppm·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5mm。

2.3 使用方法

采用數(shù)字地下管線測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，包括以下步驟：

（1）確定與管線點(diǎn)匹配設(shè)置的地面標(biāo)志物，架設(shè)全站儀，安裝靜態(tài)GPS接收機(jī)；

（2）輸入全站儀的假定位置信息，使用全站儀對(duì)各地面標(biāo)志物進(jìn)行測(cè)量，得到地面標(biāo)志物的假定位置信息，同時(shí)通過(guò)靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取位置信息，地面標(biāo)志物的假定測(cè)量信息及靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取的位置信息通過(guò)電纜傳輸至計(jì)算機(jī)；

（3）以全站儀對(duì)多個(gè)管線點(diǎn)的地面標(biāo)志物測(cè)量完畢后，靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取的位置信息作為靜態(tài)GPS接收機(jī)的位置信息，計(jì)算機(jī)根據(jù)靜態(tài)GPS接收機(jī)的位置信息結(jié)合全站儀本體與靜態(tài)GPS接收機(jī)的相對(duì)位置計(jì)算得到全站儀的位置信息，并用其替換假定位置信息，根據(jù)地面標(biāo)志物的假定測(cè)量信息計(jì)算得到地面標(biāo)志物的測(cè)量信息，根據(jù)全站儀的位置信息與地面標(biāo)志物的測(cè)量信息計(jì)算出地面標(biāo)志物的位置信息，從而得到管線點(diǎn)的位置信息。

3 小結(jié)

（1）測(cè)量效率和測(cè)量精度高。利用靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取位置信息精度高的優(yōu)點(diǎn)，來(lái)對(duì)全站儀的位置信息進(jìn)行精確測(cè)量，而由于靜態(tài)GPS接收機(jī)得到高精度的坐標(biāo)需要的時(shí)間較長(zhǎng)，因此，先輸入全站儀的假定位置信息（也就是輸入一個(gè)假定的位置信息），然后再進(jìn)行各管線點(diǎn)的測(cè)量，一段時(shí)間后，待多個(gè)管線點(diǎn)測(cè)量完畢，靜態(tài)GPS接收機(jī)獲得的位置信息精度已達(dá)到較高水平，此時(shí)用靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取的位置信息作為靜態(tài)GPS接收機(jī)的位置信息，計(jì)算機(jī)根據(jù)靜態(tài)GPS接收機(jī)的位置信息結(jié)合全站儀本體與靜態(tài)GPS接收機(jī)的相對(duì)位置計(jì)算得到全站儀的精確位置信息，用該精確位置信息替換假定位置信息并根據(jù)地面標(biāo)志物的假定測(cè)量信息計(jì)算得到地面標(biāo)志物的測(cè)量信息，，根據(jù)全站儀的位置信息與地面標(biāo)志物的測(cè)量信息計(jì)算出地面標(biāo)志物的位置信息，從而得到各管線點(diǎn)的精確位置信息。

（2）方法簡(jiǎn)單，操作方便。全站儀的位置信息通過(guò)靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取，不必設(shè)置后視點(diǎn)，全站儀的選位更加自由，能夠通過(guò)合適的選位，一次測(cè)量更多的管線點(diǎn)，而一次測(cè)量的管線點(diǎn)越多，需要的時(shí)間也越多，靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取的位置信息也越精確，測(cè)量結(jié)果也越高，由于靜態(tài)GPS接收機(jī)獲取位置信息和全站儀測(cè)量是同步進(jìn)行的，不會(huì)因此而降低測(cè)量效率。

（3）在高精度數(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50-100m。鑒于此，全站儀的測(cè)角精度為0.5″，測(cè)距精度為0.8mm+1ppm·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5mm。同時(shí)，在測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格標(biāo)定管線測(cè)點(diǎn)中心的位置，確保測(cè)點(diǎn)平面點(diǎn)位的精度，則可達(dá)到毫米級(jí)的精度。

（4）對(duì)于多個(gè)特殊管線點(diǎn)的高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，高精度自動(dòng)跟測(cè)全站儀可以節(jié)省人力與成本，提高工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳杰華，陳敏.城市地下管線測(cè)量方法研究[J].江西測(cè)繪，2015

（02）：38-41.

[2]石志偉.地下管線測(cè)量方法和技術(shù)分析[J].智能城市，2017，3（05）

：112.

作者簡(jiǎn)介：張開(kāi)運(yùn)（1985-），男，安徽和縣人，專(zhuān)科，助理工程師，從事測(cè)繪工作、地形圖測(cè)量、工程測(cè)量等。