楊立樹(shù)，姚益峰，路 佳

（湖州創(chuàng)新國(guó)土測(cè)繪規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，浙江 湖州 313000）

GPS RTK 技術(shù)借助廣域差分和多個(gè)基準(zhǔn)站局域差分，增加流動(dòng)站與基準(zhǔn)站的距離，提高定位結(jié)果精度[1]。因此本文對(duì)GPS RTK 技術(shù)在地下金屬管線控制測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行研究，提高管線控制測(cè)量的精度和可靠性，對(duì)城市規(guī)劃建設(shè)提供指導(dǎo)。

1 GPS RTK技術(shù)在地下金屬管線控制測(cè)量中的應(yīng)用

1.1 提取明顯管線點(diǎn)屬性特征

由于城市地下管線種類繁多，因此需要首先對(duì)地下管線類型特征進(jìn)行區(qū)分。地下管線按材料屬性分為金屬管線和非金屬管線，本文主要對(duì)金屬管線的特征進(jìn)行提取。明顯管線點(diǎn)和附屬設(shè)施，可采用實(shí)地調(diào)查取樣的方式，獲取其屬性信息。有些區(qū)域道路狹窄和草叢樹(shù)木等的遮蔽作用，更加劇了測(cè)量難度。但由于金屬管線與周圍介質(zhì)存在物理差異，隨埋深和規(guī)模的不同，介質(zhì)差異也發(fā)生變化，因此可憑借此異常特征，將管線從復(fù)雜區(qū)域中分離出來(lái)，從而掌握大致分布情況。對(duì)明顯管線點(diǎn)的探測(cè)，需要確定其平面位置和埋深等數(shù)據(jù)。首先，確定埋深；其次，確定管徑和斷面尺寸；最后，確定材質(zhì)和埋深方式。對(duì)于不規(guī)則管組，選取最大斷面進(jìn)行量測(cè)。當(dāng)窖井被雜物堵塞時(shí)，難以準(zhǔn)確調(diào)查時(shí)，可參照相鄰井孔屬性進(jìn)行確定。對(duì)于被植物、石塊或雜物覆蓋的窖井，應(yīng)在征求有關(guān)部門意見(jiàn)后進(jìn)行調(diào)查。若存在與原有圖件信息不相符的情況，應(yīng)重新進(jìn)行探查，保證探查的準(zhǔn)確性。將探查屬性特征分類匯總，編制現(xiàn)況調(diào)繪圖，根據(jù)明顯管線點(diǎn)的屬性、規(guī)格和性質(zhì)等信息，確定相應(yīng)的項(xiàng)目屬性，標(biāo)注好權(quán)屬單位，以此完成對(duì)明顯管線點(diǎn)的探測(cè)。

1.2 利用GPS RTK 技術(shù)探明隱蔽管線點(diǎn)位置

由于地下金屬管線通常是埋藏在地下的隱蔽物體，具有未知性，不容易被觀察，在此情況下地下金屬管線屬于隱蔽管線點(diǎn)，需要借助物探專用儀器設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)有效探測(cè)。本文采用GPS RTK 技術(shù)，探明隱蔽管線點(diǎn)位置。在靜態(tài)控制網(wǎng)建立后，將已知的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與目標(biāo)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，將改正數(shù)據(jù)發(fā)送至其他接收機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)改正，從而獲得可靠的平面坐標(biāo)和高程值。首先處理基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)比實(shí)測(cè)空間定位坐標(biāo)與控制網(wǎng)內(nèi)平差坐標(biāo)后，形成基準(zhǔn)站的修正數(shù)據(jù)，再將此數(shù)據(jù)發(fā)送至移動(dòng)站，移動(dòng)站數(shù)據(jù)也因此得到修正。在地下金屬管線探測(cè)中，基準(zhǔn)站和移動(dòng)站位置選擇十分關(guān)鍵。由于實(shí)際工作環(huán)境的復(fù)雜性，在單基線處理過(guò)程中存在障礙物的影響，因此設(shè)立中繼站轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，增強(qiáng)定位效果。根據(jù)探查結(jié)果，分別計(jì)算平面位置和埋深的誤差和限差，計(jì)算公式如下：

其中，ep表示平面位置誤差；ed表示埋深誤差；εp表示平面位置限差；εd表示埋深限差；n 表示管線點(diǎn)檢查數(shù)；Δsi表示平面位置偏差；Δhi表示埋深偏差；li表示管線中心埋深。按照記錄表核對(duì)屬性，確定管線點(diǎn)的連接關(guān)系。必要時(shí)需進(jìn)行重復(fù)探查，使探查點(diǎn)具有代表性并均勻分布，保證其屬性和幾何精度。

1.3 設(shè)計(jì)地下金屬管線控制測(cè)量

探明位置后，在地面對(duì)應(yīng)位置標(biāo)記地下管線點(diǎn)標(biāo)志，按照標(biāo)注編號(hào)，繪制探查草圖。探查草圖需要對(duì)管線點(diǎn)、附屬設(shè)施中心點(diǎn)和線路特征點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，主要在管線出現(xiàn)位置變化的區(qū)域，主要包括交叉分支處、變材變徑變坡處和轉(zhuǎn)折起訖處等。對(duì)于一段沒(méi)有明顯走向變化特征的長(zhǎng)直管線，需要在起點(diǎn)、中心和終點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；對(duì)于彎曲度較大的管線，除了在起點(diǎn)、中心和終點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記外，還應(yīng)在變彎處適當(dāng)增加管線點(diǎn)。地下金屬管線的控制測(cè)量應(yīng)以城市基本控制網(wǎng)為基礎(chǔ)，確定根控制點(diǎn)，并適當(dāng)對(duì)其進(jìn)行加密。具體控制測(cè)量步驟如下：

（1）測(cè)量圖根導(dǎo)線。以探查草圖為依據(jù)，按照相關(guān)規(guī)定布設(shè)導(dǎo)線。其中附和導(dǎo)線應(yīng)小于1.2km，平均邊長(zhǎng)不應(yīng)超過(guò)0.1km，相對(duì)閉合差不超過(guò)1/4000，結(jié)點(diǎn)間距離不應(yīng)超過(guò)0.84km。

（2）測(cè)量圖根水準(zhǔn)。圖根起點(diǎn)和終點(diǎn)都應(yīng)為等級(jí)高程點(diǎn)，按照附和路線、閉合環(huán)或結(jié)點(diǎn)網(wǎng)布設(shè)地下金屬管線。附和路線和閉合環(huán)長(zhǎng)度應(yīng)在8km 以下，結(jié)點(diǎn)間長(zhǎng)度應(yīng)在6km 以下。對(duì)于閉合環(huán)，需要首先檢測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)高程，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行圖根起閉。

（3）高程控制測(cè)量。測(cè)量技術(shù)要求需要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）加密圖根控制測(cè)量。加密圖根控制測(cè)量包括以下內(nèi)容：首先，對(duì)邊長(zhǎng)進(jìn)行檢核，測(cè)距中誤差不超過(guò)20mm，較差相對(duì)中誤差不超過(guò)1/2500；其次，對(duì)角度進(jìn)行檢核，測(cè)角中誤差小于20″，較差限差小于60″；最后，聯(lián)測(cè)檢核，角度閉合差小于60，a 表示測(cè)站數(shù)。

（5）測(cè)定圖根點(diǎn)高程。測(cè)量出目標(biāo)點(diǎn)的大地坐標(biāo)系坐標(biāo)，利用城市似大地水準(zhǔn)面模型，獲取目標(biāo)點(diǎn)高程。缺少模型的情況下，在地勢(shì)平坦的地區(qū)，對(duì)高程進(jìn)行擬合，檢測(cè)較差需要在[-100，+100]的范圍內(nèi)。控制測(cè)量后需要進(jìn)行質(zhì)量檢查，主要檢測(cè)指標(biāo)為管線點(diǎn)平面位置和高程測(cè)量誤差，具體計(jì)算公式表示為：

其中，δcp表示平面位置測(cè)量誤差；δch表示高程測(cè)量誤差；Δxi表示平面位置較差；Δyi表示高程較差；m 表示測(cè)量點(diǎn)數(shù)。記錄質(zhì)量檢查后，編寫檢查報(bào)告，并繪制綜合管線圖或?qū)I(yè)管線圖，并在地下管線數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)中進(jìn)行保存。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

圖1 平面位置檢驗(yàn)結(jié)果

為檢驗(yàn)GPS RTK 技術(shù)在地下金屬管線控制測(cè)量中的應(yīng)用效果，將本文方法與傳統(tǒng)測(cè)量方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)方法1 利用電磁感應(yīng)，傳統(tǒng)方法2 利用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)地下金屬管線進(jìn)行控制測(cè)量。以某城市區(qū)域的地下管線探測(cè)項(xiàng)目為研究對(duì)象，對(duì)比探測(cè)精度。

2.1 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗(yàn)

首先對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，平面位置檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1，高程檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 高程檢驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)圖1和圖2的質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果，本文方法在平面位置和高程的測(cè)量上，誤差均小于傳統(tǒng)方法，說(shuō)明本文方法具有較好的地下金屬管線控制測(cè)量質(zhì)量，符合實(shí)際工程的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 探測(cè)精度測(cè)試

在對(duì)控制測(cè)量質(zhì)量檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步測(cè)試探測(cè)精度。以坐標(biāo)殘差和埋深殘差為衡量精度的指標(biāo)。平面位置精度和埋深精度的對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 平面精度測(cè)試結(jié)果

根據(jù)表1 的測(cè)試結(jié)果，本文方法的平面坐標(biāo)殘差和埋深殘差均小于傳統(tǒng)方法，說(shuō)明在探測(cè)精度上，本文方法優(yōu)于傳統(tǒng)方法，具有較高的精度，為地下金屬管線控制測(cè)量提供了保障。

3 結(jié)束語(yǔ)

地下金屬管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，管線鋪設(shè)在城市空間各個(gè)角落，負(fù)責(zé)整個(gè)城市信息和能量運(yùn)輸工作，對(duì)城市發(fā)展發(fā)揮巨大作用。本文對(duì)GPS RTK 技術(shù)在地下金屬管線控制測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文方法提高了管線控制測(cè)量精度，具有廣闊的應(yīng)用前景。由于地下管線探測(cè)的復(fù)雜性，本文研究還存在不足之處。后續(xù)可對(duì)實(shí)景模型的精確建立進(jìn)行研究，提高地下管線測(cè)量的效率。