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摘要：大慶-哈爾濱天然氣管道工程是我國北氣南下的基礎(chǔ)性工程，同時也是東北天然氣管網(wǎng)工程的重要組成部分，對于解決哈爾濱能源緊缺問題，促進(jìn)哈爾濱經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展具有十分重要的意義。簡要分析了大慶-哈爾濱天然氣管道工程，并對于管道工程中的測量技術(shù)進(jìn)行了解析，以期為其他地區(qū)的管道工程測量提供一定的參考意見。

關(guān)鍵詞：大慶-哈爾濱；管道工程；測量技術(shù)

隨著測繪新技術(shù)的快速發(fā)展，測繪新技術(shù)在天然氣管道的工程測量中得到了廣泛應(yīng)用。其中GPS-RTK技術(shù)以及現(xiàn)代化測圖技術(shù)極大地便利了天然氣管道工程的測量工作，提升了天然氣管道測量實施的效率。大慶-哈爾濱天然氣管道工程的投產(chǎn)和使用是我國北氣南用的重要舉措，在工程測量實踐的過程中，通過GPS控制測量、GPS控制網(wǎng)加密、管道工程中線實施等測量過程對于天然氣管道工程的測量技術(shù)進(jìn)行了解析，并分析了GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用過程中存在的問題與對策。

1大慶-哈爾濱天然氣管道工程概述

大慶-哈爾濱天然氣管道工程是大慶油田石油管理局與2007年開設(shè)的重要建設(shè)工程之一。工程的起點位于肇東市德昌鎮(zhèn)的大慶深層氣田區(qū)域東部，終點位于哈爾濱雙城市東宮鎮(zhèn)2km處。工程建設(shè)總路線總長為78km，工期為2006年10月8日至2007年12月5日。建設(shè)投入資金為39121萬元。設(shè)計天然氣輸入量為50×108m3/a，采用L485711螺旋縫埋弧焊和直縫埋弧焊鋼管，管線沿路的抗震烈度未6度。于2007年12月5日按工期完工，投產(chǎn)成功并平穩(wěn)運行。

2GPS-RTK管道工程測量技術(shù)解析

2.1GPS控制測量。本次工程按照比例尺為1：50000的地形圖進(jìn)行管道鋪設(shè)路線的選取，并在管道鋪設(shè)路線中選定管道鋪設(shè)的中線樁以及工程測量控制網(wǎng)。在選定好路線和中線控制樁后即開始GPS控制測量，控制網(wǎng)坐標(biāo)系選擇北京1954，6°分帶，高程采用國家標(biāo)準(zhǔn)1985高程基準(zhǔn)，并由大慶當(dāng)?shù)販y繪局提供GPS控制測量起算點的坐標(biāo)和高程數(shù)據(jù)。在控制測量的過程中，首先要進(jìn)行GPS控制網(wǎng)的架設(shè)，GPS控制網(wǎng)由E級首級控制網(wǎng)以及通過GPS-RTK加密而成的次級加密控制網(wǎng)組成。根據(jù)管道鋪設(shè)控制測量的需求，選擇一定密度的控制點展開GPS控制測量。在GPS控制測量的過程中，嚴(yán)格按照GPS控制網(wǎng)進(jìn)行測量，并對于測量過程中出現(xiàn)的測量誤進(jìn)行分析和校正。2.1.1平面控制測量。全區(qū)共布設(shè)48對二級點，組網(wǎng)時每組任選一個觀測條件的點組成靜態(tài)網(wǎng)，另一點則采用快速靜態(tài)定位。靜態(tài)定位網(wǎng)以3邊同步環(huán)連接再通過長邊同步環(huán)整體構(gòu)網(wǎng)形成異步環(huán)，最多為7條邊。快速靜態(tài)定位以兩個靜態(tài)點作固定站進(jìn)行觀測。因GPS網(wǎng)的基本圖形為同步三角形，所以開始作業(yè)及每天觀測前必須根據(jù)氣象、交通、車輛情況編制好觀測計劃，確定各測站的觀測線路和點位，預(yù)計可能出現(xiàn)的問題并提出處理意見，以便做到緊張有序的工作。同時根據(jù)星歷預(yù)報表，安排好觀測時間，從而避開星歷較差的時間段。數(shù)據(jù)處理應(yīng)用隨機(jī)后處理軟件，導(dǎo)入外業(yè)原始觀測數(shù)據(jù)時，根據(jù)儀器號和測量時段錄入站點名、儀器高、天線類型等信息。檢查人員依據(jù)外業(yè)觀測手簿，對錄入數(shù)據(jù)進(jìn)行100%校核。所有基線均采用雙差固定解。以網(wǎng)中觀測時間最長的單點定位結(jié)果的平差值的WGS-84系三維坐標(biāo)為起算，將三維基線向量及其相應(yīng)的方差協(xié)方差作為觀測信息，進(jìn)行GPS網(wǎng)的無約束平差。平差的主要目的是檢驗網(wǎng)本身的內(nèi)部符合精度以及基線向量之間有無粗差。平差后提供各點WGS-84系的三維坐標(biāo)，各基線向量三個坐標(biāo)差觀測值的總改正數(shù)，邊長以及點位和邊長的精度信息。GPS基線向量網(wǎng)的二維約束平差在1954年北京坐標(biāo)系中進(jìn)行。約束條件是網(wǎng)中起算點的固定坐標(biāo)，觀測量應(yīng)是將原始基線向量轉(zhuǎn)換投影到國家坐標(biāo)系的二維平面上的二維基線向量及其轉(zhuǎn)換后的方差協(xié)方差陣。2.1.2高程控制測量?？紤]到測區(qū)范圍和已知水準(zhǔn)點的分布情況，全測區(qū)的首級高程控制定為四等。組成7條符合水準(zhǔn)路線。以將測區(qū)內(nèi)所有二級GPS平面控制點聯(lián)測四等水準(zhǔn)為原則。施測四等水準(zhǔn)要求如下：a.四等水準(zhǔn)路線閉合差應(yīng)小于±20mm（L為路線長）。b.測區(qū)內(nèi)的各類埋石點均可代替四等水準(zhǔn)點標(biāo)石。c.使用自動安平水準(zhǔn)儀時，在每天作業(yè)前應(yīng)測定一次i角，其i角不得大于20″。d.水準(zhǔn)測量觀測限差要求，見表1。e.要求成像清晰、穩(wěn)定時，視距長可放長20%。四等水準(zhǔn)測量中讀數(shù)及各項計算取位均為1mm。當(dāng)采用GPS-RTK方法加密時，流動站至基準(zhǔn)站的最大距離不應(yīng)大于8Km，每一次設(shè)立基準(zhǔn)站首末各檢測一個已知點。平坦開闊地區(qū)圖根點的密度要求，見表3。地形復(fù)雜、隱蔽以及城市建筑區(qū)，應(yīng)以滿足測圖需要并結(jié)合具體情況加大密度。圖根點采用臨時標(biāo)志，但應(yīng)有能保存一個時期的點位，以便檢查應(yīng)用。圖根點的高程可應(yīng)用圖根水準(zhǔn)或圖根光電測距三角高程方法測定。圖根水準(zhǔn)測量技術(shù)要求如下：a.高級點間附合路線或閉合環(huán)線長度不得大于8km，結(jié)點間路線長度不得大于6km。b.使用不低于DS10級的水準(zhǔn)儀（i角應(yīng)小于30″），按中絲讀數(shù)法單程觀測，估讀至毫米。儀器至標(biāo)尺的距離不宜超過100m，前后視距離宜相等。c.路線閉合差不得超過±40（mm）（L為路線長度，km）。圖根水準(zhǔn)計算可簡單配賦，高程應(yīng)取至厘米。圖根光電測距三角高程測量技術(shù)要求，見表4。2.2GPS控制網(wǎng)加密及中線實施。GPS控制網(wǎng)對于GPS控制測量至關(guān)重要，本工程使用的GPS控制網(wǎng)包括了首級控制網(wǎng)、GPS-RTK加密控制網(wǎng)兩部分。因此需要對于GPS控制網(wǎng)進(jìn)行加密，即在每一段測量線路均開展WGS-84坐標(biāo)以及北京54坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，以實現(xiàn)中線控制坐標(biāo)和GPS控制網(wǎng)坐標(biāo)的一致性。在GPS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時可以通過RTK的手簿進(jìn)行坐標(biāo)參數(shù)的計算，在控制點選擇上可以采取靈活搬動的方案，選擇可靠的控制點位進(jìn)行測量，減少地形或者外界因素的影響。在選擇好控制點測量方案以及完成坐標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)換后在開展相應(yīng)的PTK碎步測量；碎步測量要保證在測量時基準(zhǔn)站和流動站的信號傳播奧不少于5顆衛(wèi)星，信號傳播的精度要盡可能保證為固定，然后進(jìn)行工程坐標(biāo)的測量。測量過程中要注意保存好觀測點的點名，坐標(biāo)觀測值等信息；要注意規(guī)避測量區(qū)域內(nèi)的密集建筑物、天線架臺等確保觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。最后測量完成后要對于測量完成的不同觀測站坐標(biāo)的檢核，要保證測量的縱橫誤差不超過20cm，高程誤差不超過40cm。

3管道測量中存在的問題與對策

由于大慶-哈爾濱天然氣管道鋪設(shè)距離為78km，因此需要建設(shè)多個中線控制樁，將管道鋪設(shè)路線進(jìn)行分段處理。這就不可避免地會導(dǎo)致在測量的過程中出現(xiàn)誤差較大，測量精度不高的現(xiàn)象。除此以外，由于受到不同地區(qū)時間段和氣候的影響，通過GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行測量的GPS衛(wèi)星信號精度存在差異，這也導(dǎo)致了GPS控制測量精度不高的問題。基準(zhǔn)站的架設(shè)也關(guān)乎到GPS測量的精確度，但是由于測量區(qū)域地形和其他因素的影響，會導(dǎo)致基準(zhǔn)站架設(shè)出現(xiàn)一定的誤差，或者受到周圍地物多路徑效應(yīng)的影響，無法很好的傳播GPS衛(wèi)星信號進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)計算；移動站的使用也關(guān)乎到GPS測量的精度，由于移動站測量時出現(xiàn)傾斜或者受到測量區(qū)域地物遮蓋的影響，會導(dǎo)致其接受的GPS衛(wèi)星信號為浮動或者偽距，這就會在一定程度上影響GPS控制測量的精度。最后階段的網(wǎng)絡(luò)平差計算也會影響到GPS整體測量的精度，但是由于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式的問題，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)平差計算的效率十分低下。針對天然氣管道工程測量中出現(xiàn)的問題，首先要建立起一個完善的GPS控制網(wǎng)，要對于首級控制網(wǎng)和次級控制網(wǎng)進(jìn)行精度評價。此外，在進(jìn)行GPS測量時要提前預(yù)測測量區(qū)域不同時段的天氣狀況，檢測GPS衛(wèi)星信號強(qiáng)度，確保在GPS接收信號良好的情況下開展GPS測量。對于GPS移動站接收信號出現(xiàn)浮動或者偽距的情況，可以先到開闊的地方接收GPS信號，然后再進(jìn)行坐標(biāo)測量。對于基準(zhǔn)站出現(xiàn)測量誤差的情況，就需要提前指定控制點選擇方案，選擇周圍視野開闊，地面平整的地區(qū)開展測量工作；對于流動站測量時出現(xiàn)的誤差可以通過穩(wěn)定移動站，尋固定源的方法減小誤差。最后在繼續(xù)寧網(wǎng)絡(luò)平差計算時可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為RINEX的格式，并通過網(wǎng)絡(luò)平差分析軟件進(jìn)行平差分析，減小GPS測量誤差。

4結(jié)論

大慶-哈爾濱天然氣管道工程時東北天氣燃?xì)夤こ痰闹匾M成部分，對于哈爾濱的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的促進(jìn)作用。本文首先概述了大慶-哈爾濱天然氣工程，然后對于工程測量技術(shù)進(jìn)行了解析，最后分析了工程測量中存在的問題，提出了相應(yīng)的解決對策。

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作者:丁玉臣 單位:黑龍江省第五地質(zhì)勘查院