劉振華，萬(wàn)麗娟

（1.南京市江寧區(qū)左宜測(cè)繪有限公司，江蘇 南京 210000；2.江蘇省南京工程高等職業(yè)學(xué)校，江蘇 南京 211135）

近年來(lái)通訊、電力電能、天然氣行業(yè)的高速發(fā)展，同時(shí)隨著鐵路、水力發(fā)電、輸電等工程設(shè)施的頻繁興建，地下金屬管線建設(shè)得到廣泛關(guān)注。地下金屬管線是維持人們?nèi)粘Ｉ畹奈镔|(zhì)基礎(chǔ)條件之一，不管是在經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面還是經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面都有著不可忽視的作用。地下金屬管線測(cè)量與定位技術(shù)作為地下金屬管線運(yùn)作中不可或缺的技術(shù)之一，其發(fā)展程度也廣泛得到人們關(guān)注。在衛(wèi)星定位技術(shù)充分得到發(fā)展的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步促進(jìn)了RTK實(shí)時(shí)定位技術(shù)和全站儀測(cè)繪技術(shù)在地下金屬管線測(cè)量與定位上的應(yīng)用。結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)，在需測(cè)量的區(qū)域使用RTK技術(shù)，直接對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)測(cè)，達(dá)到精度檢測(cè)的目的;如果測(cè)量區(qū)域達(dá)不到RTK技術(shù)的測(cè)量要求，應(yīng)先在布置圖根控制點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，再使用全站儀完成地下金屬管線測(cè)量與定位。

1 地下金屬管線概述

1.1 地下金屬管線的種類

表1 金屬管線種類匯總

地下金屬管線種類眾多，通常包括管道和電纜。由于金屬管線材料屬性以及形式的不同，可分為由鋼鐵類管道，其主要運(yùn)用于燃?xì)?、工業(yè)、熱力等方面，以及銅鋁類電纜[1]，主要應(yīng)用在電力、電信通訊方面。其種類匯總圖如表1所示。

1.2 地下金屬管線的特性

地下金屬管線具有多元性、復(fù)雜性、隱蔽性、系統(tǒng)性和動(dòng)態(tài)性五個(gè)特性[2]。由于地下金屬管線的種類多種多樣，且每年都有許多新增種類，功能也多種多樣，因此，地下金屬管線是多元的。周遭環(huán)境的復(fù)雜多變，空間的縱橫交錯(cuò)，技術(shù)要求多樣，設(shè)計(jì)步驟多且繁瑣、地勢(shì)的盤根錯(cuò)節(jié)等等，無(wú)不體現(xiàn)著其復(fù)雜的特性。地下金屬管線的隱蔽性體現(xiàn)在其敷設(shè)的方式。地下金屬管線具有系統(tǒng)性的特性。地下金屬管線可抽象描述為由各管線點(diǎn)、段發(fā)展成根系狀、環(huán)狀或輻射狀，進(jìn)而形成系統(tǒng)。此外，各區(qū)域及各行業(yè)的逐漸擴(kuò)大以及對(duì)管線用途、功能等的不斷細(xì)分，使得地下金屬管線處于一個(gè)新建、重建、改建等動(dòng)態(tài)狀況，因此動(dòng)態(tài)性也是地下金屬管線一大突出的特性。

2 地下金屬管線測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

80年代末，地下金屬管線普查開始興起，各區(qū)域地方政府都在大力促進(jìn)城市地下金屬管線建設(shè)，加快了地下金屬管線測(cè)量與定位技術(shù)的發(fā)展，優(yōu)化了居民的生活，取得了一定的效果。地下金屬管線測(cè)量工作是在探測(cè)工作之后進(jìn)行的，有的時(shí)候根據(jù)需要還要建立地下管線信息管理系統(tǒng)，在GPS的基礎(chǔ)上，利用RTK實(shí)時(shí)定位技術(shù)和全站儀測(cè)繪技術(shù)相互結(jié)合進(jìn)行測(cè)量。結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)，在需測(cè)量的區(qū)域使用RTK技術(shù)，直接對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)測(cè)，達(dá)到精度檢測(cè)的目的。其主要流程是在探測(cè)儀器查明地下管線的屬性、埋深等等屬性并標(biāo)記在地面上之后，利用全站儀匯測(cè)技術(shù)對(duì)管線點(diǎn)的標(biāo)記位置和高程完成測(cè)量，工作完成后繪制成圖紙。地下金屬管線測(cè)量主要有控制測(cè)量、管點(diǎn)線測(cè)量、地下管線圖匯測(cè)以及地下管線圖建庫(kù)這幾個(gè)步驟。其中，控制測(cè)量的對(duì)象有平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。圖1為地下金屬管線數(shù)據(jù)處理工作流程：

圖1 地下管線數(shù)據(jù)處理工作流程

管點(diǎn)線測(cè)量是在地下管線點(diǎn)探測(cè)完成之后根據(jù)物探人員標(biāo)記在地面上的標(biāo)志和編號(hào)對(duì)管線點(diǎn)進(jìn)行的。它是對(duì)地形數(shù)據(jù)和地下管點(diǎn)線測(cè)量數(shù)據(jù)的采集集合。由管點(diǎn)線測(cè)量庫(kù)和地形數(shù)據(jù)庫(kù)完成地形圖編排，再由數(shù)據(jù)庫(kù)生成管線圖，再由多個(gè)管線圖進(jìn)一步組合形成綜合管線圖。

3 地下金屬管線定位技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

地下金屬管線的定位技術(shù)多種多樣，其中RTK測(cè)量技術(shù)和全站儀匯測(cè)技術(shù)是目前地下金屬管線的定位測(cè)量中使用較多的兩種技術(shù)。

3.1 RTK實(shí)時(shí)定位技術(shù)

RTK實(shí)時(shí)定位技術(shù)是以GPS為基礎(chǔ)的，是地下金屬管線的定位中必不可少的一種技術(shù)。近年來(lái)衛(wèi)星定位系統(tǒng)正由單種趨向于多種方向發(fā)展，接收機(jī)也有向多個(gè)星座及多頻接收機(jī)的多重方向發(fā)展的趨勢(shì)?，F(xiàn)在已有覆蓋全球的衛(wèi)星星座的三維定位系統(tǒng)，如美國(guó)的GPS和俄羅斯的GLONASS，都是采取被動(dòng)式定位技術(shù)。我國(guó)采取的是二維定位系統(tǒng)，與美國(guó)和俄羅斯不同，采取主動(dòng)式定位技術(shù)。RTK實(shí)時(shí)定位技術(shù)是在GPS/GLONASS兼容雙頻高精度接收技術(shù)基礎(chǔ)上由靜態(tài)相對(duì)定位向載波相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位發(fā)展而來(lái)。

目前使用的RTK實(shí)時(shí)定位技術(shù)的在地下金屬管線的定位測(cè)量步驟通常為：首先客戶端負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星信號(hào)，并在坐標(biāo)系中記下該信號(hào)所反饋的有效信息，根據(jù)所記錄的信息進(jìn)行整合、歸納、分析，隨后就可以開始布置地下金屬管線的相關(guān)定位測(cè)量作業(yè)了。隨著GPS技術(shù)的不斷完善也促進(jìn)了RTK的發(fā)展，而RTK定時(shí)定位技術(shù)的快速發(fā)展也同時(shí)推動(dòng)了無(wú)線電、通訊、智能、動(dòng)態(tài)測(cè)量等多種技術(shù)的發(fā)展，而這些技術(shù)都是在地下金屬管線的定位測(cè)量中與RTK定時(shí)定位技術(shù)相互配合的，這樣有利于接收數(shù)據(jù)的及時(shí)以及給數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度給予了保證，在一定程度上降低了誤差，從整體上提高了測(cè)量效果。此外，隨著RTK定時(shí)定位技術(shù)的不斷優(yōu)化，現(xiàn)在完成定位已經(jīng)可以使用多個(gè)流動(dòng)站同時(shí)進(jìn)行了，極大程度上節(jié)省了施工時(shí)間，提高了工作的效率。除了這些，以前進(jìn)行地下金屬管線的定位測(cè)量時(shí)無(wú)法避免由于外部因素帶來(lái)的影響，而現(xiàn)在則安全不用擔(dān)心這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在完全可以實(shí)現(xiàn)全天候作業(yè)，并且在其工作時(shí)，幾秒鐘就能夠完成一個(gè)數(shù)據(jù)的測(cè)量。目前，RTK幾乎能夠精確到±20mm，精度均勻，甚至有的已經(jīng)達(dá)到毫米級(jí)別的精確度，只不過(guò)由于毫米級(jí)別的精確度成本比較大，測(cè)量順序僵固，不夠靈活等，因此目前大多使用的厘米級(jí)別的RTK當(dāng)時(shí)定位技術(shù)。如此看來(lái)，RTK實(shí)時(shí)定位技術(shù)還是有很大的發(fā)展空間的。

3.2 全站儀測(cè)繪技術(shù)

實(shí)現(xiàn)定位結(jié)果的精準(zhǔn)的前提，是要明白施工時(shí)我們處于一個(gè)怎樣的環(huán)境和地質(zhì)，而這些都需要依靠全站儀測(cè)繪技術(shù)來(lái)完成，以保證測(cè)量“透視化”。

60年代末期，隨著電子測(cè)量技術(shù)和數(shù)據(jù)微型處理與存儲(chǔ)性能的提高，全站儀從開始出現(xiàn)即顯示了系械式的校正方法，瑞典的TeotronicsAB于1982年生產(chǎn)了具有動(dòng)態(tài)測(cè)角系統(tǒng)的全站儀Geodimeter140。近年來(lái)全國(guó)各地都致力于研究全站儀的“三軸”補(bǔ)償功能，現(xiàn)如今也得到了一定成效，且精度問(wèn)題也得到解決?，F(xiàn)行精度最高的全站儀TC2002的測(cè)距精度1mm+1ppm，全站儀這些功能技術(shù)的優(yōu)化有利于其在地下金屬管線的精準(zhǔn)定位。另外，該技術(shù)在測(cè)量過(guò)程中還有很多優(yōu)勢(shì)，例如，以往地下金屬管線的定位測(cè)量時(shí)，衛(wèi)星信號(hào)常常會(huì)因?yàn)榻ㄖ锘蛘咭恍┐髽湔趽醵艿礁蓴_，而隨著全站儀的逐步完善及改良，現(xiàn)在已經(jīng)解決了這個(gè)問(wèn)題，能夠順利完成測(cè)量。同時(shí)，也正是因?yàn)槿绱?，?yīng)對(duì)周遭復(fù)雜多變的環(huán)境，也能夠很好的適應(yīng)，并且在縮短工期的前提下保證高精度、高速度的效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

地下金屬管線的眾多種類及其五大特性決定了其測(cè)量及定位技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，在GPS的基礎(chǔ)上，RTK實(shí)時(shí)定位技術(shù)和全站儀測(cè)繪技術(shù)的不斷完善提高，為二者相互結(jié)合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地下金屬管線的測(cè)量提供了基礎(chǔ)，也保證了其測(cè)量精準(zhǔn)度，提高了效率。