CN105890579A - 一种地下管线要素的快捷测量仪器与技术方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下管线要素的快捷测量仪器及技术方法。该发明是将MIMI超站仪的测距和测角功能与GPS天线头的定位功能结合起来，实现了待测点的准确定位；针对能够人为到达管线、不能人为到达管线和地下人为不能到达的管线多通连接处三种情况，分别利用单井定向、无定向导线测量和支导线测量方法来测定地下管线要素，实现了地下管线要素的测定和管线走向的确定等。

Description

一种地下管线要素的快捷测量仪器与技术方法

一、技术领域

本发明涉及一种地下管线的测量技术，特别是一种地下管线要素的快捷测量仪器及技术方法。

二、技术背景

地下管线测量工作包括新建地下管线的施工测量(规划放线)、新埋设管线的竣工测量和已有管线探查测量等，而地下管线主要分为电力管线、电信管线、给水管线、燃气管线、污水管线、工业管线等不同类型，不同的地下管线因埋设深度、管线走向等因素的不同，地下管线的测定方法也不尽相同。到目前为止，传统的地下管线测量方法主要分为可以人为到达的管线和不能人为到达的管线两种，可以人为到达的地下管线主要还是利用全站仪等传统的测绘测量仪器完成，而人为不能到达的管线之前不能测定，现在多采用探地雷达来测定管线的走向等。

虽然现在在地下管线测量中都有较好的测定仪器和技术方法，但都或多或少地存在着一定的不足和弊端。用传统的全站仪等测定地下管线的方法，虽然精确度很高，但仪器笨重，不方便仪器架设和换站测量。而探地雷达测定地下管线的技术虽然技术先进，但费用昂贵，费用较高，不是一般管线测量能够使用得起的。虽说现存地下管线测量方法能够解决管线测定问题，但这些测定技术和方法存在着明显的缺陷，这就为现在地下管辖测量带来了一定的麻烦和不便。

三、发明内容

为了克服现有地下管线测量的不足和局限性，很好地解决地下管线的测量问题，针对不同地下管线的不同情况，本发明的目的就是提供一种地下管线要素的快捷测量仪器及技术方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种地下管线要素的快捷测量仪器，其特征是：一定长为L的刚性直杆，两端点各安置一个GPS天线头，能够测定杆两端点的实际坐标值；杆的中间位置固定安置一个能发射激光对点且能够测距的MINI超站仪，其中，MINI超站仪垂直向下安置，且杆的中心位置和仪器中心均经过检校；固定直杆的为一自制三脚架，其中，三脚架与上部仪器连接处留出放置MINI超站仪的空间，并能固定和锁死上部仪器。

一种地下管线要素的快捷测量仪器的测量方法，其特征是：针对地下管线不能人为到达 的情况，用上述快捷测量设备间接地测定出井盖下地下管线明显标志点的实际坐标值；针对能够人为到达的地下管线，只需利用MINI超站仪测量，根据无定向导线测量方法就能确定出地下管线各个待观测点的实际坐标值；针对地下管线不通视的多通连接处，需要利用MINI超站仪，根据支导线测量方法，确定出管线多通连接处的特征点坐标，进而利用测得的特征点坐标确定出地下管线走向等要素信息。

本项发明具有以下优点：

①对于不能人为到达的管线，可以在地上就能完成地下管线的测定，不用人为下井，节省了大量的人力、物力；

②相比传统的地下管线测定方法，该设备小巧轻便，测量灵活，且费用较低，有很好的可推广性；

③该地下管线测量设备使用方法简便，不需严格的测绘基础，而测量精度也较高，完全能满足地下管线测量的要求。

四、附图说明：

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

图1为地下管线快捷测量仪器设备的组成示意图；

其中，A₁、A₂为GPS接收天线头，B为刚性直杆，C为杆和MINI超站仪的连接扣，D为配套三脚架，E为MINI超站仪；

图2为不能为人到达处的地下管线测定原理示意图；

其中，M代表地下管线测量设备，O′为仪器中心位置，O为地下管线明显标志点；

图3为能够人为到达处的地下管线无定向导线测量原理示意图；

其中，P₁、P₂为地上井盖中心位置，P₁′、P₂′为对应的地下管线处的明显标志点，1～n为中间观测点；

图4为在地下管线多通连接处利用支导线测量的原理示意图；

其中，P′为测定的地下管线明显标志点，ai(i＝1，2，3，4)为多通连接处的标志点。

五、具体实施方式：

利用该地下管线快捷测量仪器和测量技术方法来测定地下管线，在理论思路和实际应用中都有了较大的改进和创新，具体测量方法是：

1)针对不能人为到达的地下管线，采用如图2所示的单井定向方法；先打开地下管线的地表井盖，然后将如图1所示的仪器设备安置在井盖上方；

2)打开仪器，利用两个GPS天线头分别获取直杆两端点的实际坐标(X₁，Y₁，Z₁)、(X₂， Y₂，Z₂)，然后，利用数学模型①求得MINI超站仪仪器中心的坐标，其中，(x，y，z)为仪器中心的坐标，(ΔX，ΔY，ΔZ)为仪器检校的中心位移偏差；

3)利用数学模型②求得地下管线标志点的实际坐标值(X，Y，Z)，其中，H为MINI超站仪测得的井深值，进而根据求得的各个地下管线标志点的实际坐标值，确定出地下管线的走向等要素信息；

4)针对地下管线能够人为到达且相互连通的情况，利用MINI超站仪，根据图3所示的无定向导向测量原理，首先，利用全站仪或RTK测出两个连通地下管线的井盖中心位置P₁、P₂的实际坐标值(X，Y，Z)，用MINI超站仪测定出井盖中心到地下管线明显标志点的深度H，进而得到地下管线标志点P₁′、P₂′的实际坐标值；其次，测量人员进入井下，以测定的标志点P₁′为测站点，用MINI超站仪测得P₁′到下一观测点1的倾角β、方位角α₁和距离L₁，重复步骤，直至测到观测点P₂′；然后，利用数学模型③依次求得各个中间观测点的实际坐标，其中，(X₀，Y₀，Z₀)为测站点的实际坐标，h为仪器高；最后，利用无定向导线测量平差原理，平差求得各个观测点的实际坐标值(X，Y，Z)，进而确定出地下管线走向及标志点坐标等管线要素信息；

5)针对地下管线能够人为到达的多通管线处，根据如图4所示的地下管线支导线测量原理示意图，首先利用无定向导线测量法测定明显观测点的坐标值；然后，以测得观测点为设站点，利用支导线测量方法，分别测定出地下管线多通连接处不同线路的导线点坐标；最后，根据多通线路的坐标值，确定出地下管线多通连接处的管线走向等要素信息。

Claims (4)

1.一种地下管线要素的快捷测量仪器，其特征是：一定长为L的刚性直杆，两端点各安置一个GPS天线头，杆的中间位置固定安置一个能发射激光对点且能够测距的MINI超站仪，其中，MINI超站仪垂直向下安置，且杆的中心位置和仪器中心均经过检校；固定直杆的为一自制三脚架，其中，三脚架与上部仪器连接处留出放置MINI超站仪的空间，并能固定和锁死上部仪器。

2.依据权利要求1一种地下管线要素的快捷测量仪器的测量方法，其特征是：针对地下管线不能人为到达的情况，首先要在地下管线井盖的地表处安置仪器，其中，井盖打开，且MINI超站仪的激光可以打到地下管线的明显标志点；其次，利用两个GPS天线头分别获取直杆两端点的实际坐标(X₁，Y₁，Z₁)、(X₂，Y₂，Z₂)；然后，利用数学模型求得MINI超站仪仪器中心的坐标，其中，(x，y，z)为仪器中心的坐标，(ΔX，ΔY，ΔZ)为仪器检校的中心位移偏差；最后，利用数学模型求得地下管线标志点的实际坐标值(X，Y，Z)，其中，H为MINI超站仪测得的井深值；进而根据求得的各个地下管线标志点的实际坐标值，确定出地下管线的走向等要素信息。

3.依据权利要求1一种地下管线要素的快捷测量仪器的测量方法，其特征是：针对地下管线能够人为到达且相互连通的情况，只需利用MINI超站仪就能测定地下管线的相关要素；首先，利用全站仪或RTK测出两个连通地下管线的井盖中心位置P₁、P₂的实际坐标值(X，Y，Z)，用MINI超站仪测定出井盖中心到地下管线明显标志点的深度H，进而得到地下管线标志点P₁′、P₂′的实际坐标值；其次，测量人员进入井下，以测定的标志点P₁′为测站点，用MINI超站仪测得P₁′到下一观测点1的倾角β、方位角α₁和距离L₁，重复步骤，直至测到观测点P₂′；然后，利用数学模型依次求得各个中间观测点的实际坐标，其中，(X₀，Y₀，Z₀)为测站点的实际坐标，h为仪器高；最后，利用无定向导线测量平差原理，平差求得各个观测点的实际坐标值(X，Y，Z)，进而确定出地下管线走向及标志点坐标等管线要素信息。

4.依据权利要求1一种地下管线要素的快捷测量仪器的测量方法，其特征是：针对地下管线能够人为到达的多通管线处，首先，利用无定向导线测量法测定明显观测点的坐标值；然后，以测得观测点为设站点，利用支导线测量方法，分别测定出地下管线多通连接处不同线路的导线点坐标；最后，根据多通线路的坐标值，确定出地下管线多通连接处的管线走向等要素信息。