城市地下管線測繪測量技術方法研究

摘""要：為切實加強城市地下管線建設管理，保障市安全運行，以城市地下管線測繪測量技術作為切入點，介紹了全站儀測量、全球定位系統（Global"Positioning"System，GPS）—實時動態差分技術（Real"-"Time"Kinematic，RTK）、跨源資源共享（Cross-Origin"Resource"Sharing，CORS）技術3種城市地下管線測繪測量常見的技術，并探討了測繪測量技術在城市地下管線測量項目中的應用路徑，通過整理測量流程，詳細闡述各關鍵步驟的技術細節及注意事項，旨在推動城市地下管線測量質量穩步提升，指導現場作業有序開展。

關鍵詞：城市地下管線""測繪測量""全站儀測量""GPS-RTK""管線點測量

中圖分類號：TU990.3

Research"on"Surveying"and"Mapping"Techniques"for"Urban"Underground"Pipelines

WANG"Chuanjun

Rugao"Basic"Geographic"Information"Center，"Rugao，"Jiangsu"Province，"226500"China

Abstract："In"order"to"effectively"enhance"the"management"of"urban"underground"pipeline"construction"and"ensure"the"safe"operation"of"the"city，"this"article"takes"surveying"and"mapping"technology"for"urban"underground"pipelines"as"the"starting"point，"introduces"three"common"technologies"for"urban"underground"pipeline"surveying"and"measurement："Electronic"Total"Station，"Global"Positioning"System"（GPS）"-"Real"Time"Kinematic"（RTK），"and"Cross-Origin"Resource"Sharing"（CORS）"network"communication"technology."It"also"explores"the"application"path"of"surveying"and"measurement"technology"in"urban"underground"pipeline"surveying"projects."By"organizing"the"surveying"process，"the"technical"details"and"precautions"of"each"key"step"are"elaborated"in"detail，"aiming"to"promote"the"steady"improvement"of"urban"underground"pipeline"surveying"quality"and"guide"the"orderly"development"of"on-site"operations.

Key"Words："Urban"underground"pipelines;"Surveying"and"mapping;"Electronic"Total"Station;"GPS-RTK;"Pipeline"point"measurement

城市地下管網是一個城市基礎設施建設的重要組成部分，探明城市地下管線的具體位置、埋設深度及管線的相關屬性信息是城市開發、規劃、施工和利用的基礎條件。近年來，我國大力開發城市地下空間，建設城市地下綜合管廊，集中敷設給排水、電力等專業的地下管線，有利于提高空間利用率，緩解城市用地矛盾。與此同時，管線布置密度與埋設深度增加，人工探測等傳統測量方法不再適用，為提高測量精度和測量效率，應對城市地下管線測繪測量技術方法進行深入研究，工作人員在進行城市地下管線測量的時候全面掌握技術要點，有效地進行城市規劃，并做好詳細的記錄，解決管線測試中存在的問題，從而能夠更好地確保管線測量的建設，支撐城市正常運行，便于基礎設施運維管理工作開展。

1""城市地下管線測繪測量技術類型

1.1""全站儀測量

全站儀主要采取相對測量、極坐標測量兩種模式，測量原理不同。相對測量是在測區現場任意位置部署全站儀，測定兩個以上已知點和其他任意某點的平距、斜距與高差值，最后通過已知點數據對待測點坐標數據進行轉換糾正的方法，此種方法可應用在已知控制點上無法架設全站儀或幾個已知控制點間通視受阻的情況。極坐標測量是在已知點上架設全站儀，輸入測站點三維坐標等信息，全站儀照準另外一處已知點進行定向，輸入目標高與設定方位角，繼續照準目標點反射棱鏡，測量后視點坐標數據，并根據后視點已知數據進行檢查，若超過誤差范圍則分析原因并重新進行定向[1]。在定向時，應盡量選擇較長的邊進行定向，可以減少誤差。在對目標管線點進行測量時，應采用編碼測量，可對不同的管線點及特征點采取不同的編碼，這樣方便內業的整理和繪圖。

1.2""GPS-RTK測量

實時動態差分法（Real-time"kinematic，RTK）又稱為載波相位差分技術，是一種新的常用的全球定位系統（Global"Positioning"System，GPS）測量方法，其強調在測區部署不少于2臺的GPS接收機，分別作為基準站和移動站，依托通信系統把站點連接形成有機整體，在掌握基準站坐標值的情況下，基準站向移動站發射/接收GPS信號，計算二者基線向量，再結合基準站坐標來計算流動站所在位置坐標，故而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法。

在城市地下管線測量項目，RTK測量技術有著易于操作、效率高的優勢，測量人員攜帶GPS接收機，前往各處測點，數秒內即可完成單一測點定位作業，定位精度達到厘米級。為取得理想測量成果，現場測量期間，必須了解基準站周圍視野開闊、無大范圍信號反射物、測區內相對制高點架設基準站，流動站周圍同樣需避免出現大范圍的遮擋、信號反射或干擾。

傳統RTK測量方法在地下管線測量中多數應用于城市郊區或開闊地帶，隨著網絡RTK測量技術的興起，傳統RTK測量方法應用場景越來越小，但在遠離跨源資源共享（Cross-Origin"Resource"Sharing，CORS）技術覆蓋地區、網絡信號不穩定或無網絡信號區域，傳統RTK測量方法仍可發揮它的作用。

1.3""CORS系統測量

當前，利用多基站網絡RTK技術建立的連續運行衛星定位服務綜合系統即CORS系統已成為城市GPS應用的發展熱點之一。CORS系統是衛星定位技術、計算機網絡技術、數字通信技術等高新科技多方位、深度結晶的產物。

CORS系統徹底改變了傳統RTK測量作業方式，其主要優勢體現在：（1）采用連續基站，用戶可以隨時觀測，使用方便，提高了工作效率，并擴大了工作范圍；（2）用戶不需要架設參考站，真正實現單機作業，減少了費用；（3）提供遠程Internet服務，實現了數據共享；（4）擴大了GPS在動態領域的應用范圍；（5）為建設數字化城市提供了新的契機。

CORS的建立可以提高測繪的速度與效率，降低測繪勞動強度和成本。因此在城市地下管線測量工作中，CORS系統已基本取代了傳統RTK測量模式。城市地下管線測量步驟一般是先探查、畫草圖、做標記，后采用全站儀、GPS等采集數據的作業模式，因CORS測量可以單人進行，故可以采用管線探查與管線測量兩個工作同步進行的作業模式[2]。采用CORS系統現場采集的點位同樣可以采用流水號與編碼結合的采集模式，并可以隨時與探查畫草圖的人進行對接，大大節省了工作時間，并減少了點位遺漏、返工補測情況的發生。

2""城市地下管線測繪測量技術的應用

2.1""儀器調試、檢驗

城市地下管線測繪項目需要使用多種儀器設備，對儀器精度有很高要求，正式開展測量作業前，必須對各臺儀器設備進行調試檢查，調試內容包括性能檢驗、一致性對比試驗、參數選擇，并出具試驗結論。例如：在性能檢驗步驟，對于管線探測儀，率先檢查儀器按鍵、旋鈕與顯示屏工作狀態，電池連接電纜等配套附件齊全與否，測區現場選擇已知地下管線，啟動管線探測儀開展測量作業，相同測點上切換不同探測儀完成地下管線定位、定深作業，比對分析儀器測定結果與真實結果，從而判斷儀器可靠性是否達標。對于全站儀，在測量前，同樣需要對儀器的各項指標進行檢查，如水平角、豎直角、距離測量精度等，在日常使用中，可以根據幾個已知控制點坐標數據進行架站測量檢驗，并與標準值進行比較，檢查儀器各項指標的準確性[3]。同樣，衛星定位儀器的精度會受到衛星信號傳播環境、周圍電磁干擾、衛星幾何分布等因素的影響，因此，衛星定位儀器在使用前后均應根據周圍已知控制點對儀器的測量精度進行檢驗。

2.2""控制測量

控制測量強調在測區現場建立控制測量網，由平面控制網、高程控制網兩部分組成，先布設完全覆蓋測區現場的首級控制網，再根據作業要求布設若干級別的加密控制網。正常情況下，推薦采取GPS網形式一次布設平面控制網，按照水準網或測距三角高程網形式來布設高程控制網，測量人員重點掌握布設方式、精度指標、外業記錄3個方面的操作要點。

2.2.1""布設方式

對于平面控制網，測區收集若干數量的城市等級控制點，將其作為首級控制點，當城市等級控制點密度不足時應加密等級控制點。城市等級控制點布設完成后，再布設圖根控制點，圖根控制點一般直接采用CORS系統沿主要道路直接布設，可采用快速靜態和動態等方法進行，采用動態觀測時每個點獨立觀測2次，兩次觀測點位較差小于等于3"cm，較差大于3"cm的需重新觀測，然后，將兩次觀測值列表取平均作為平面觀測成果。在無法采用GPS等技術手段布設控制點的區域，宜布設圖根導線點。對于高程控制網，應起算于等級高程點，并沿地下管線線路布設附和水準路線，采用四等水準進行測量。高程控制測量也可采用電磁波三角高程測量方法，一般與導線測量同時進行[4]。

2.2.2""精度指標

遵循相關規范與任務要求，明確設定二級導線測量、四等水準測量和圖根導線測量的精度指標要求。例如：選用電磁波法測量圖根導線時，要求附和導線長度為900"m，平均邊長為80"m，測回數為1，導線相對閉合差不超過1/4"000。

2.2.3""外業記錄

測量人員同步讀取、記錄儀器設備讀數，在標準格式的野外手簿上記錄原始觀測數據，所有站點與觀測時間段首末頁記錄完整，對觀測手簿進行二級檢查，確定無誤后，再進入內業計算環節。

2.3""管線點測量

城市地下管線點探查作業結束后，探查小組需繪制探查草圖，明確標注物探點號、管線連接關系、坐標位置、管線走向等基本信息，將其當作管線測量作業依據。測量人員優先采取全站儀測量技術，連測地下管線點平面位置，選用長邊當作定向邊，要求測距邊長度控制在150"m以內，采取極坐標解析法，逐一對應各處地下管線點的編碼與點號。正常情況下，按照全野外數字采集模式來測量各處管線點，設定“+”字號當作隱蔽點中心標記，把井蓋中心當作明顯點中心觀測，棱鏡立于管線點上方，棱鏡氣泡保持居中狀態。完成管線點測量作業后，要求在各處測站檢查站間情況，把2次結果差值當作最終檢查結果，單站檢查點數量在2個及以上。要求重合點坐標差的高程中誤差控制在3"cm以內，點位中誤差控制在5"cm以內，每日測量重合檢查點，必要時重新開展管線點位測量作業。

2.4""地形圖測量

在城市地下管線測量工作中，一般需要同時測量管線沿線帶狀地形圖。地形圖測量采取數字化測圖方法，使用基于CAD平臺的內外業一體化測圖專業軟件，由全站儀、衛星定位儀器等設備直接上傳原始測量數據，測量人員使用軟件自帶工具，開展預處理、連接、編輯等操作，生成數字化地形圖。為進一步提高測量成果質量，要求測量人員重點掌握測繪精度、成圖精度兩方面的標準要求。

2.4.1""測繪精度標準

對于地下管線點，要求高程測量中誤差控制在±3"cm以內，平面位置中誤差控制在±5"cm以內。對于地下管線圖，要求城市地下管線和臨近建筑物、市政道路中心線及相鄰管線的間距中誤差控制在圖上±0.5"mm以內。

2.4.2""成圖精度標準

對于圖根點，要求相對圖根起算點位中誤差控制在±0.05"m以內，高程中誤差同樣控制在±0.05"m以內[5]。

3""結語

綜上所述，現代測繪技術改變了城市地下管線測量形式，提高了測量的精準度。測量人員需加強對新型技術手段的應用研究力度，明確技術原理，結合具體情況明確技術種類，熟練掌握儀器調試、控制測量、管線點測量與地形圖測量環節的操作方法，制訂專項測量方案，為測量成果質量提供技術保障。

參考文獻

[1]姚金，張華，孫思亮.城市環境勘察中規避地下管線新技術的應用[J].廣東土木與建筑，2024，31（4）：42-45.

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[3]孫永兵.復雜條件下的城市地下管線測量方法[J].自動化應用，2023，64（15）：135-137.

[4]羅洪軍，周海波.基于北斗的多模網絡RTK性能測試及在地下管線工程中的應用[J].北京測繪，2020，34（6）：855-858.

[5]李思琪，陳起金，牛小驥，等.城市地下管線慣性測量儀管道接縫探測算法及其對定位精度的影響分析[J].傳感技術學報，2023，36（6）：893-900.