全站儀及GPS技術測量地下管線方法研究

摘 要：數字地下管線測量系統及采用該測量系統的測量方法，用于對地下管線的多個管線點進行測量，該測量系統包括計算機、全站儀、靜態GPS接收機以及分別與各管線點匹配設置的多個地面標志物，該方法測量效率和測量精度高，方法簡單，操作方便。

關鍵詞：全站儀；GPS接收儀；地下管線；測量

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

1 引言

地下管線歷來是城市的“血管”和“神經”，地下管線涉及給水、雨水、污水、燃氣、電力、路燈、有線電視、工業等十多種地下管線，形成了一張錯綜復雜的地下管線網絡，為了滿足城市建設的需要，查清復雜的地下管線的情況，及時、準確地測定地下管線的位置和分布情況，我國已經生產或引進了許多不同類型的地下管線勘測儀器。生產勘測單位經過多年的經驗累積和多種勘測方法的相互配合，已經可以比較準確地勘測出地下管線的地點和埋深[1]。一般管線探測的精度為平面5cm，高程3cm，但是有的大型及精密工程測量在精度上有更高的要求，目前管線探測儀獲得數據的精度上不能滿足其需要。

2 技術方案

2.1 觀測誤差分類

地下管線的數字采集測量誤差主要是指測量儀器的誤差和測量觀測的誤差。

全站儀觀測中的誤差主要包括全站儀水平角觀測中的誤差和垂直角觀測中的誤差。其中，全站儀水平角觀測中的誤差主要是由目標偏心誤差、對中誤差和照準誤差構成的；垂直角觀測中的誤差主要由照準誤差與儀器自動補償誤差構成[2]。

全站儀觀測中的誤差m主要是由水平角觀測中的誤差和垂直角觀測中的誤差構成。全站儀的觀測誤差也包括外界環境影響引起的誤差、儀器自身誤差和儀器讀數誤差。儀器自身誤差主要是指垂直軸誤差。據相關部門統計，在通常情況下，m=±1.5″，外界環境的影響主要是指溫度的變化，儀器讀數的誤差大致為m±1.5″。

2.2 技術方案

為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種數字地下管線測量系統及采用該測量系統的測量方法。一種數字地下管線測量系統，用于對地下管線的多個管線點進行測量，包括計算機、全站儀、靜態GPS接收機以及分別與各管線點匹配設置的多個地面標志物，全站儀和靜態GPS接收機通過電纜與計算機通訊連接，全站儀的頂部連接有豎向的伸縮桿，靜態GPS接收機設置在伸縮桿的頂端。

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

（2）該系統還包括用于測量靜態GPS接收機和全站儀本體之間距離的激光測距儀，激光測距儀設置在GPS接收機上，并與計算機通過電纜通訊連接。

（3）測量時，地面標志物距離全站儀的距離為50～100m。

（4）全站儀的精度如下：測角精度為0.5″，測距精度為0.8mm+1ppm·D，觀測照準精度為2″，對中誤差為5mm，目標偏心誤差為5mm。

2.3 使用方法

采用數字地下管線測量系統的測量方法，包括以下步驟：

（1）確定與管線點匹配設置的地面標志物，架設全站儀，安裝靜態GPS接收機；

（2）輸入全站儀的假定位置信息，使用全站儀對各地面標志物進行測量，得到地面標志物的假定位置信息，同時通過靜態GPS接收機獲取位置信息，地面標志物的假定測量信息及靜態GPS接收機獲取的位置信息通過電纜傳輸至計算機；

（3）以全站儀對多個管線點的地面標志物測量完畢后，靜態GPS接收機獲取的位置信息作為靜態GPS接收機的位置信息，計算機根據靜態GPS接收機的位置信息結合全站儀本體與靜態GPS接收機的相對位置計算得到全站儀的位置信息，并用其替換假定位置信息，根據地面標志物的假定測量信息計算得到地面標志物的測量信息，根據全站儀的位置信息與地面標志物的測量信息計算出地面標志物的位置信息，從而得到管線點的位置信息。

3 小結

（1）測量效率和測量精度高。利用靜態GPS接收機獲取位置信息精度高的優點，來對全站儀的位置信息進行精確測量，而由于靜態GPS接收機得到高精度的坐標需要的時間較長，因此，先輸入全站儀的假定位置信息（也就是輸入一個假定的位置信息），然后再進行各管線點的測量，一段時間后，待多個管線點測量完畢，靜態GPS接收機獲得的位置信息精度已達到較高水平，此時用靜態GPS接收機獲取的位置信息作為靜態GPS接收機的位置信息，計算機根據靜態GPS接收機的位置信息結合全站儀本體與靜態GPS接收機的相對位置計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地面標志物的假定測量信息計算得到地面標志物的測量信息，，根據全站儀的位置信息與地面標志物的測量信息計算出地面標志物的位置信息，從而得到各管線點的精確位置信息。

（2）方法簡單，操作方便。全站儀的位置信息通過靜態GPS接收機獲取，不必設置后視點，全站儀的選位更加自由，能夠通過合適的選位，一次測量更多的管線點，而一次測量的管線點越多，需要的時間也越多，靜態GPS接收機獲取的位置信息也越精確，測量結果也越高，由于靜態GPS接收機獲取位置信息和全站儀測量是同步進行的，不會因此而降低測量效率。

（3）在高精度數字地下管線的測量過程中，測點的距離最好控制在50-100m。鑒于此，全站儀的測角精度為0.5″，測距精度為0.8mm+1ppm·D，觀測照準精度為2″，對中誤差為5mm，目標偏心誤差為5mm。同時，在測量過程中，應嚴格標定管線測點中心的位置，確保測點平面點位的精度，則可達到毫米級的精度。

（4）對于多個特殊管線點的高精度實時動態監測，高精度自動跟測全站儀可以節省人力與成本，提高工作效率。

參考文獻：

[1]陳杰華，陳敏.城市地下管線測量方法研究[J].江西測繪，2015

（02）：38-41.

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

：112.

作者簡介：張開運（1985-），男，安徽和縣人，專科，助理工程師，從事測繪工作、地形圖測量、工程測量等。