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GPS技术在地下管道内检测定标点测量中的应用

来源:现代测绘 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-02-03
作者:网站采编
关键词:
摘要:GPS技术因其全天候、高精度、自动化、无需通视、省时省力且能提供全球统一的三维地心坐标等诸多优点成为现代测绘工作中最重要的技术之一。将GPS技术应用于长距离地下管道项目的

GPS技术因其全天候、高精度、自动化、无需通视、省时省力且能提供全球统一的三维地心坐标等诸多优点成为现代测绘工作中最重要的技术之一。将GPS技术应用于长距离地下管道项目的测量工作中,不仅能极大地提高工作效率,还能提高测量的精度[1-3]。工作区内输气管道经过4个区县,全长130 km,管径Φ1 016 mm,设计输气量60亿 m3/a,全线设置2座站场、8座RTU阀室及SCADA系统、通信系统、阴保系统等。管道沿线以山地、丘陵为主要地形。管道穿越高速公路4处,穿越省道6处,穿越县道16处,穿越一般公路160处,穿越铁路1处,穿越小型河流64处[4-5]。

1 一级GPS控制点测量

管道一级GPS控制点是内检测测绘的基础,也是后期管道运营维护工作的测绘框架。GPS点的分布依据管道沿线场站和阀室的具体位置而定,主要布设在场站区域内部或阀室附近,以利于保存和方便使用为原则。一级GPS控制点测量采用CORS站(多基站城市连续运行参考站)测量和GPS静态测量两种方式结合进行工作。

1.1 CORS站测量方式

当采用CORS站测量方式时,首先到测区所在地省级测绘主管部门办理相关入网手续,在获得入网许可后,即可到现场开展测量工作。由于CORS测量作业方式对于通讯网络依赖性极强,在测量人员和设备进入测区开始工作时,要先确保一级控制点所在位置的GPRS传输信号良好,若局部信号不良,可在小范围内调整一级控制点位置,以达到信号最佳,利于点位测量。

在CORS网络满足要求后,即可开展一级控制点测量工作。首先,将事先办好的已开通GPRS上网功能的手机通讯卡置入GPS接收机内,并将接收机模式设置为网络状态。然后,在GPS手簿上新建工程任务,设置坐标系、中央经线等相关参数,按照当地CORS接入方式,输入相应参数,使GPS接收机正常接入CORS网络,并达到固定解。最后,测量人员在一级GPS控制点上架设三脚架,完成整平对中后,将GPS接收机放置在三脚架上,重新启动GPS接收机,开始坐标采集,实时获取一级GPS控制点坐标成果。一级GPS控制点测量时,GPS接收机观测采样间隔为1s,每次观测历元数应≥15个,有效卫星数≥5个,PDOP值≤6,采集平滑次数≥60次。

1.2 GPS静态测量方式

在不具备接入CORS网的测区,采用GPS静态测量的方式。首先在测区边缘以CORS站测量方式,分别定位一对已知点作为平差起算点,或购买国家点作为平差起算点,按照静态控制网的点位分布,采用边连式开展GPS静态观测工作,网形分布如图1所示。

图1 GPS静态观测网形分布

由GPS相对定位得到的三维基线向量,通过GPS网平差,可以得到高精度的大地高差。如果网中一点或多点具有精确的WGS84大地坐标的大地高程,则在GPS网平差后,可求得GPS点的大地高程。但实际应用中,地面点的高程采用正常高系统,正常高Hr是地面点延铅垂线至似大地水准面的距离,是通过水准测量的方法来确定的,这就需要确定大地高与正常高的关系。似大地水准面与参考椭球面间的高差即高程异常,有Hr=H84-ζ,其中Hr为正常高,如图2所示。

图2 大地高、正常高、正高之间的关系

高程拟合方法的基本思路是:在GPS网中联测水准点或已知点(要求这些点分布均匀、密度充分),已知点必须要联测过水准高程,利用这些点上的正常高和大地高拟合求出它们的高程异常值,再据这些点上的高程异常值与坐标的关系,用最小二乘方法拟合测区的似大地水准面,利用拟合的似大地水准面内插入其它GPS点的高程异常,从而求出管道一级GPS控制点的正常高。

本次测绘项目呈带状分布,地域跨度较大,考虑主要采用GPS拟合方法,必要时进行几何水准联测后进行平差处理。在购买水准点或已知点时应考虑能均匀覆盖整个测区,已知点要尽可能选用同一时期,同一控制网内的成果点,并进行过水准联测,且不低于四等水准测量精度标准;已知点要尽可能多,且起算点要分布在测区起点和终点附近;考虑采用分段拟合的方法进行高程处理,提升各分段区域内的高程异常值准确度;采用南方Gnss数据处理软件中的二次曲面拟合法进行高程平差计算。

2 内检测定标点测量

定标点是管道内检测工作中重要的标定对象,主要埋设在管道测试桩或阴极保桩附近的管道正上方。对定标点的几何中心位置进行坐标采集是定标点测量最主要工作内容。在管道一级GPS控制点测量工作结束之后,根据定标点分布情况和CORS网络适用情况,可在一级GPS控制点的基础上,对已知点进行有选择性的加密,根据不同定标点所处的作业环境,在需要时进行有选择性的加密,增加已知点数量,为定标点测量提供足够的校正点和检核点,以提升现场作业效率。然后采用CORS测量或RTK测量方式对定标点开展坐标采集工作。

文章来源:《现代测绘》 网址: http://www.xdchzz.cn/qikandaodu/2021/0203/589.html



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