大锦线工程测量

来源：职称驿站所属分类：地质论文
发布时间：2012-08-22浏览：37次

　　摘要：本文总结了“大锦线”初步设计阶段的工程测量。
　　关键字:GPS控制网、手持GPS
　　
　　1.工程概况
　　1.1沿线自然地理概况
　　大庆-锦西原油管道工程分为干线和支线两部分：干线起自黑龙江省大庆市内的林源首站，沿线途径黑龙江省大庆市，吉林省松原市、农安市、长春市、公主岭市、四平市，辽宁省铁岭市、沈阳市、新民市、黑山县、凌海市、锦州市、葫芦岛市，止于辽宁省葫芦岛市锦西末站（待建）。在初设阶段的测量工作展开前，我们配合设计人员到现场对可研方案进行了实地踏勘，并确定了初步优化路由，其中包括：干线部分：林源首站-农安站-铁岭站-锦西末站，全长为863.8km；支线部分：由于从范家屯至双阳途径长春市一级水源地新立城水库，针对该水库的绕行方案目前尚未确定，因而制定南线北线两个方案，两个方案起点均为范家屯分输站（待建），终点均为双阳分输站；其中北线方案52.4km，南线方案65.8km。
　　1.2地形地貌概况
　　1）黑龙江省境内管道处于松嫩平原地带，地势起伏不大，海拔在128m～148m之间，管道所经地段主要是旱地和草原及少量的沼泽地；
　　2）吉林省境内管道所处地段多为冲积平原地貌，并有多条国道G302、G203、G102作依托，海拔在100m～250m之间，管道所经地段主要是旱地和水田；
　　3）辽宁省境内管道沿线由北向南地势逐渐低平，管道在四平至铁岭间多为丘陵地貌，地势起伏较大；管道进入铁岭站前有一段路由进入山区，总长约为1.5km左右；铁岭至葫芦岛段，多是冲积平原地貌，管道敷设地段海拔在50m～210m之间，管道所经地段主要是旱地、水田和林地。
　　1.3初设阶段测量的主要工作内容
　　在大庆-锦西原油管道工程初设阶段中，我们具体完成的测量工作有以下几方面：
　　1）全线近1000km的航飞导航中线数据成果；
　　2）全线GPS首级控制测量（D级共281个点）；
　　3）站场测量：共9座，分别是新庙清管站、牧羊泵站、农安泵站、梨树清管站、铁岭站、黑山站、锦州输油公司维修队、范家屯分输站、双阳末站；
　　4）大、中型穿（跨）越测量：
　　（1）干线部分包括：
　　a.大型河流穿越共9处，分别是：嫩江、东辽河、清河、凡河、辽河、柳河、绕阳河、大凌河、小凌河；
　　b.中型河流穿越共21处，分别是：南引干渠、五七引干渠、哈达山引渠、引松渠、中央路排水渠、新开河（吉林省境内共2次）、陶家河、六零河、赵家店河、张家屯河、建国河、苇子河、沙河子、柴河、新开河（辽宁省境内共2次）、长河、顺水沟、羊肠河、广宁河；
　　c.穿越铁路共13处，分别是：炼厂专用线、让通铁路、长白线(吉林省境内共2次）、京哈铁路(吉林省境内共2次）、平齐铁路、机场专用线、京哈铁路（辽宁省境内共5次）；
　　d.穿越高速公路共6处，分别是：四阜高速、沈哈高速（辽宁省境内共5次）；
　　e.穿越等级以上公路17处，其中包括G203国道、G302国道、G102国道、四梨一级公路及S201省道等；
　　（2）支线部分包括：
　　a.中型河流穿越共4处，分别是：宋家店西河、宋家店东河、伊通河、伊丹河。
　　2.初设阶段采用的测量方案
　　2.1航飞导航中线数据的采集与提供
　　所有提供给负责航飞单位（大庆院）的导航中线数据均由手持GPS在现场实际测量所得，全线共分为四段提供：林源首站—农安站段、农安站—铁岭站段、铁岭站—锦西末站段、双阳支线段。所提供的数据格式如下表所示：
　　
　　备注：其中点名为选线过程中，现场使用的临时点名，里程值为临时排列里程，北坐标、东坐标、高程为手持GPS在现场所测近似坐标值。
　　导航中线数据采用的坐标系为1954年北京坐标系。
　　手持GPS所用配置参数如下：
　　中央子午线：123度；
　　DX=-16；DY=-109；DZ=-28；DB=-108；DF=0.0000005；
　　2.2GPS首级控制网测量方案
　　2.2.1首级控制测量目的：
　　1）满足航测像控测量的需要；
　　2）满足河流、高速公路、铁路穿（跨）越测量及站场及阀室测量的需要；
　　3）满足施工放样测量的需要。
　　2.2.2坐标及高程系统
　　1）坐标系统采用1980西安坐标系，6度分带；
　　2）高程基准采用1985国家高程基准。
　　2.2.3首控网的布网方案
　　1）布网原则
　　本次大庆－锦西原油管道工程的首级控制测量采用全球定位系统（GPS）测量技术，布网方案参照《全球定位系统（GPS）测量规范》中D级网的相关要求进行设计。
　　（1）为满足航摄阶段像控测量的需要，GPS首级控制网沿线路按点对布设，每7km左右布一对点，且中线两侧总宽度一般为7km，构成多个大地四边形或中点多边形，覆盖管道中线的带状网；在已有国家三角点、水准点、GPS点的联测位置GPS网的覆盖宽度根据该点位所在地理位置的具体情况确定。同时，为了在今后的测量工作中上站方便，我们在不影响整体网形的前提下将首控网中的GPS点位尽可能的布设在了中线两侧的主要公路上。
　　（2）为了减小距离过长对整个控制网匹配精度的影响，我们将全线的划分成5段控制网，每段都独立解算与匹配，在相邻两控制网的重叠的区域内，布设了至少两对相同的GPS点，进行重复观测，并且在该重叠的区域内至少要有两个相同的国家三角点或GPS点参加相邻网的匹配计算,对两个网形内的公共点的匹配结果进行对比后，做出相应处理，从而保证了全线各段控制网间的衔接。
　　全线5段GPS首级控制网的具体划分表
　　分段地理分布范围点号分布范围已知点使用情况与上一段重合点情况坐标系统
　　第一段大庆—松源
　　控制长度170km GP001—GP041 共6个，带有I等水准的GPS点3个； —— DJX-2B-1
　　第二段松源—长春
　　控制长度120km GP042—GP068 共6个，带有I等水准的GPS点3个；已知点重合数：3个
　　GPS控制点重合数：6个 DJX-2B-2
　　第三段长春—铁岭
　　控制长度360km
　　其中支线120km GP069—GP152 共16个，I等水准
　　点4个，GPS点4个；已知点重合数：2个
　　GPS控制点重合数：6个 DJX-2B-3
　　第四段铁岭—黑山
　　控制长度180km GP153—GP196 共10个，I等水准
　　点3个；已知点重合数：2个
　　GPS控制点重合数：1个 DJX-2B-4
　　第五段黑山—葫芦岛
　　控制长度160km GP197—GP239 共14个，I等水准
　　点1个；带有Ⅳ等水准的GPS点9个；已知点重合数：3个
　　GPS控制点重合数：3个 DJX-2B-5
　　2）外业选点原则
　　（1）本次选点为了保证点位的长期保存，采取以在地面基础稳定的地段选择石刻或钢钉为主，以埋设石桩为附的原则，点位尽可能选在地势开阔，无遮挡的地段；
　　（2）距离大功率无线发射源（电台、微波站等）300m以外；距离高压线100m以外；
　　（3）为了便于测量使用，在首级控制网的设计过程中，我们以国道G203、G303、G102为依托，尽可能将首控点布设在与两条交通干线有连接关系的中线两侧的道路上。
　　3）首级控制网联测方案：
　　（1）接收机参数设置
　　卫星截止高度角设为15º；采样间隔为10sec；
　　（2）采用GPS静态测量的作业模式，要求在每天测量前仔细查阅当天卫星星历，将卫星信号不好的时段严格控制在观测时段之外；
　　（3）为了满足观测时段不小于1.6的规范要求，同时为了提高测量进度，我们采取了以下作业方法：在作业过程中使用8台GPS（双频）接收机同时上站，并延长8台接收机同步观测时段至60min，该时段结束后，前面6台仪器同时搬站进入下一时段的观测。经过对整个首控网的观测时段进行具体分析，我们认为这种作业方法完全能够满足观测时段不小于1.6的规范要求。
　　（4）首级控制网在观测工程中与一定数量的国家三角点或GPS点进行了联测,联测点能够满足在网中均匀分布。联测点数执行了《长距离输油输气管道测量规范》中的规定；已知点具体使用情况见表一。
　　在本次工程中，从林源首站到锦西末站共约860km的干线以及从范家屯分输站到双阳末站共约120km（两个方案）的支线中，共联测国家三角点24个、带有I等水准的GPS点5个、带有Ⅳ等水准的GPS点9个、一等水准点4个，已知点共计42个，具体点号见GPS首级控制网(DWG)。
　　2.2.4首级控制测量上交的资料：（电子版和纸介质）
　　1）WGS84自由网平差报告及成果表；
　　2）约束网平差报告及成果表；
　　3）环闭合差检验报告；
　　4）GPS原始观测数据；
　　5）首级控制网图（DWG）；
　　6）各项观测记录手簿及点之记；
　　2.3站场测量
　　2.3.1图根控制测量
　　1）平面控制测量
　　为了避免在换带边缘因椭球投影引起的长度变形，同时为了避免因长度变形造成的站场施工中的不便，我们在图根控制测量中采取了以下方法来解决上述问题。
　　平面控制测量的起算点在首级控制网的基础上采用GPS-RTK技术测得：在任一测区内利用GPS-RTK任意布设2-3个GPS点位，取其中任意2个平面精度较高的点位作为平面控制测量的起算点；
　　以该起算点作为基础在整个测区内布设闭合导线网，使用高精度全站仪进行导线测量；导线点的水平角观测采用一测回取中数法，导线边长测量采用全站仪往返各三次读数取中数法，边长不加投影。个别通视条件差的图根点采用支导线直接测得。
　　2)高程控制测量
　　以任一GPS-RTK起算点的高程作为起算高程，采用等外水准联测所有图根控制点。
　　3)图根导线控制测量精度评定
　　站场名称最大点位误差(m) 最大点间误差(m) 最大边长比例误差备注
　　新庙清管站 0.01357 0.00653 1/7100
　　牧羊泵站 0.00486 0.00387 1/19800
　　农安泵站 0.00990 0.00554 1/25400
　　梨树清管站 0.00566 0.00341 1/38400
　　铁岭站 0.023315 0.012777 1/8100
　　黑山泵站 0.003885 0.003783 1/21800
　　锦州输油公司维修队地形图 0.002476 0.001365 1/17200
　　范家屯分输站 0.003541 0.002467 1/16500
　　双阳末站 0.008941 0.005950 1/13100
　　2.3.2站场地形测量
　　1)测量范围：根据设计人员现场指定的区域范围测量；
　　测图比例尺：所有站场的测量比例尺均为1:500；
　　2)施测方法
　　采用全站仪配合笔记本电脑联合作业，外业直接采集数据并成图的作业方法。
　　2.3.3内业成图
　　1)数字化成图。
　　2)地形图的基本等高距为0.5m；
　　3)地形点、地物点高程注记小数点后保留两位小数。
　　4)站场地形图图名为：××××站地形图。例如：梨树清管站地形图
　　5)所有站场因委托的测量范围太大（均超过0#图幅范围），因而均采用了地形
　　测量专业正方形分幅（50cm×50cm），并提供结合表。
　　6)控制点坐标在地形图中用扯旗注记的方式注记。
　　3.总结
　　本次大庆—锦西原油管道工程从选定线、国家控制点踏勘、GPS首级控制测量到穿（跨）越及站场测量历时近4个月，所作GPS首级控制网覆盖区域近1100km，出图达300余张。在整个工程的作业过程中有很多经验值得我们总结与推广。
　　1）我们都知道GPS网在高程拟合精度方面一直都是在测量界无法彻底解决的问题，到目前为止GPS网高程精度的可信度都无法达到100％,为了能够提高整个网的使用精度，我们在本次首级GPS控制网测量过程中引入了相当数量的国家I等水准点和Ⅳ等水准点，通过两步法对WGS84椭球坐标与地方格网坐标进行匹配，这使得整个GPS首级控制网在高程精度上有了很大的提高；
　　2）GPS网静态测量前查看卫星星历的必要性：在本次首级控制测量过程中，我们通过查看星历将GDOP值大于5的时段都剔除到观测时段之外，即便如此，GDOP值位于4-5之间段的观测数据依然给我们在基线解算和网平差的过程中造成不小的麻烦；因此我们认为查看观测当天的卫星星历、避让开GDOP值过大的时段对于提高整个网的基线解算精度和网平差精度是很有帮助的；
　　3）点之记中数码相片的引入：在点位埋设好后，将该点的特征及周边的地理位置情况用数码相机拍摄下来，并存档保存，这种作法为以后的航摄、祥勘、施工阶段的测量人员到现场寻点提供了方便；
　　4）在GPS首级控制网中采用了8台GPS同时上站的作业模式：这种作法在时间上大大提高了静态测量的工作效率，多台GPS同时作业的过程中，人员设备和车辆调配成了影响工作顺利开展的关键因素，任何一个环节出现了问题都会直接影响到工作的进度，这就要求负责人合理的安排人员设备和车辆的调配，而每个人都必须各尽其责，管理好各自的工作，这样才保证了本次工程首级控制阶段的顺利完成。这种工作方法的管理性、高效性值得我们将其沿用到今后的每个大型测量任务中；
　　5）在本次工程中采用的作业方法主要有以下两种：
　　（1）采用全站仪配合笔记本电脑联合作业，外业直接采集数据并成图的作业方法；
　　（2）采用全站仪内存记录或GPS-RTK采集外业数据，配合手工描绘草图的作业方法。
　　由于作业期处于植被成熟期，因此很多测区的施测条件都很差，灵活使用以上两种作业方法对于顺利完成本次测量任务起到了关键性作用，上述作业方法应继续在今后的工作中推广使用。
　　6）一点问题：由于本次作业期处于植被成熟期，因此在测区内可能存在一些低矮地物，例如：管线桩、电缆桩、光缆桩等，无法辨别其具体位置，我们本着规范中看不清不绘的基本原则，对其未加以测绘，这些遗漏地物则需要在施工图阶段的测量单位将其补测上。