长距离管道定测的管理与实施

◎ 云南省房地产开发经营（集团）公司 武继红

中国煤炭科工集团武汉设计研究院 顾凤鸣

1.概况

1.1 引言

市场经济条件下，工程测量任务往往工期要求紧，长距离管道工程又经常设计于山谷中，如此在较短时间内，组织有限的人力、物力，保质、保量、按期完成定测阶段的任务，是测绘人员必须考虑的问题。

1.2 测区地形地貌

某管道线路设计为南北方向，其中南部为平原，长度约为180km；中北段基本沿国道和省道设计，中北段地貌主要为山区和高原区，长度约为550km。全线地形复杂多变，海拔在1600米左右，地势总体为南北低、中间高，高差约1300m。除隧道外，全线基本沿路边、沟谷设计，通视、通行条件极差。

1.3 已有资料

定测前已收集有1:50000地形图73幅，1∶10000地形图247幅，沿线航摄1:2000地形图，D级控制点371点（含四等水准高程）。

1.4 设计要求的数据格式

（1）纵断面格式：

里程 高程

里程 高程

……

里程 高程

（2）横断面格式：

里程

左侧横断面点个数 相对中桩平距 相对中桩高差 相对中桩平距 相对中桩高差……

右侧横断面点个数 相对中桩平距 相对中桩高差 相对中桩平距 相对中桩高差……

（3）地形图要求提供CAD格式地形图。

2.工程特点

2.1 线路本身特点

长距离管道不同于公路、铁路，有其本身的特点。公路、铁路线型有直线、缓和曲线、圆曲线等，而管道线型只是直线。公路、铁路受等级、半径、坡度的限制，定测时改线相对较少，而管道只受转折角、坡度限制，因此为了减少投资，定测过程中往往根据地形、地物频繁调整线路局部走向，且设计不允许设置断链。另外该长距离管道基本沿路边、沟谷设计，为定测工作带来诸多不便。

2.2 已有资料特点

沿线控制点间距平均为2～3Km,两相邻点间均不通视。1∶2000地形图，高程标注较少，尤其是线路走向位置的沟底，几乎没有高程标注。

2.3 相互配合的特点

由于工期紧，定测工作由线路设计人员与测量人员共同完成，线路走向与相关地物相冲突时，设计人员根据测量人员实时测绘的相关信息现场改线，勘察人员紧跟其后，定测一段勘察一段。每天线路设计人员向测绘人员提交第二天用到的交点文件，测绘人员向勘察人员提供定测的纵断面中间资料。

3.定测工作的实施

3.1 编制切实可行的技术设计书

测绘技术设计的目的是制定切实可行的技术方案，保证测绘成果符合技术标准和满足委托要求，并获得最佳的社会与经济效益。在详细踏勘后，经过与设计、勘察人员充分勾通后，制定了详细、便于操作的技术设计书。设计书对参加定测人员的分工作了详细安排，规定了采用的规范、仪器，统一坐标系建立方法、测量方法、点号编排规则、数据处理方法、各种检核方法、文件命名规则，并对提交中间资料的要求作了统一规定。由于本项目战线长、条件复杂、参加人员及班组多、工期紧，因此在定测过程中经过探索、总结，对测绘技术方案几经修改，最终成为执行的依据。

3.2 中线定测及纵断面测量的实施

3.2.1 坐标系的建立

管线全长600多公里，为了减少投影变形的影响，1：2000地形图航拍、控制点施测时，将全线分为7个抵偿面，分别建立坐标系。GPS在定测过程中，每建一个项目均需相应的坐标系。在初勘时，GPS手簿中坐标系的建立基本为以测区附近的3～4个控制点为依据，采用经典三维法建立坐标系。这种做虽然正确，但随意性大，今天甲在这里测图以1～4点建立坐标系，明日乙在这里放样，又以2～5建立坐标系，甚至同一人不同时间在同一地点建立坐标系选用的公共点都不相同，因此坐标系必须统一建立，各作业组根据测量的范围采用相应的坐标系。

全线按点校正高程残差不大于0.05m(个别点不大于0.08m)的原则建立坐标系，相邻坐标系间重合2～3个控制点。坐标系建立时，椭球参数中1/f=298.257,假东坐标=500000，假北坐标=0，类型=横轴墨卡托，原点纬度=0，尺度比=1，带宽=3 大地水准面类型=无，CSCS模型=无，残差=1/距离。坐标系以参入坐标校正的起始点号至终点点号命名。

3.2.2 野外定测的组织实施

图1 定测各组配合图

中线定测与纵断面测量同时进行，在定测中线的同时，测量纵断面数据。野外共分四个组（每组一个基准站、两个流动站），八个流动站共同工作。前一天晚上，由专人安排第二天每个组基站的架设点号及每个流动站的定测方向。各组人员根据安排准备第二天的定测数据，进行野外定测及纵断面测量。如果两流站相遇，检核两个中线桩，结束本段定测工作。第二天里程最小的一个流动站，遇到前一天的中线桩且检核两个中线桩后，结束本段定测工作。每天每个流动站安排的定测里程大致相等，如某一组先完成安排工作，可根据情况架设基站继续向前定测，或支援今天难以完成的班组。

之所以这样安排，而未长距离的分段，主要是应设计人员的要求，在从未定测如此长距离管道过程中遇到技术问题时，可以相互讨论。另外这种安排具有基站架设次数少的优点，基站基本上隔点架设（困难地带顺序架设），其中一流动站因距基站较远或地形较差而无法接收电台信号时，可以通过切换频率接收相邻的基站信号，不至于影响定测进度。

在GPS无卫星信号的地带，则采用全站仪进行中线定测及纵断面测量。距信号盲区最近且有卫星信号、便于架设仪器的地方，RTK测量任意支点，架设全站仪，采用间距测量功能进行定测工作。

3.2.3 野外改线的实施

野外如果线路与地物交叉等需要改线，则由设计人员根据现场情况及实测的关键点现场改线，并通知相邻流动站定测至某一交点号时停止定测。如在两流动站衔接处改线，则由两流动站共同完成。改线时遵守设计书规定的点号编排规则。

3.3.4 定测采用的软件

GPS手簿中的“道路通”是工作的首选，在使用过程中，发现“道路通”对于管线定测存在致命弱点。因道路中含有曲线，而管道为折线，也许“道路通”编写过程并未考虑折线情况，每定测交点时，不需任何操作，即出现死机现象。另外，“道路通”定测时，测量界面无法输入备注，在野外要求桩标识为桩号而非里程的情况下，难以实现记录点号与现场桩号相对应。

经过试用，“电力线勘测”软件比较适合管线定测，该软件输入设计的交点文件较简单，且在定测过程中也能方便修改点号及备注，因此定测采用“电力线勘测”功能。该功能也存在一定的缺陷，其中每个输入文件的交点数量最大为31点。在设计数据的输入时，按每个文件25个交点左右（预留出改线增加交点号的空间）分成多个电力文件输入。

3.2.5 点号编排规则

为了数据处理查询方便、全程不设断链，以及现场桩号的辨识，点号编排必须遵守统一的规则。设计人员提供的交点号为“JD？”（“？”为交点顺序号），改线时交点号为“JD？-？”（第一个“？”为改线前一个交点顺序号，第二个为改线部分交点顺序号）。手簿中设计交点的输入，采用设计人员的编号，野外定测时桩号的标注规则为，转点桩现场标注与设计相同，手簿中点号记录为“JD-？”（避免与手簿中输入的已知转角点重号）其中 “？”表示转点号。直线桩标注为“？Z？”，其中第一个“？”为表示小于定设里程的最近转点号，第二个“？”为顺序号（中间可以有空号，但不能重号。如：3-2ZA13表示3-2号转点后的直线桩，桩号为A13）。改线时，桩号现场标注及手簿中点号记录均为“？-？Z？”，其中第一个“？”为改线前一个交点顺序号，第二个“？”为改线段的交点顺序号，第三个“？”为中线桩顺序号，测量改线部分前一个交点至改线后第一个交点间的断面点时，第二个“？”为“0”。

图2 点号编排规

3.2.6 中线资料的整理

每天野外工作结束后，测量人员将数据导入计算机后，核对坐标系等是否正确，并与设计人员核对交点号及交点顺序，根据核对过的交点号，在EXCEL中将测绘的纵断原始数据放入一个表中，将各野外简单备注译成中文单独存放一列。每天经过核对的交点顺序号、特殊说明等则按顺序放入第二个表中，多余或作废的观测数据单独存放第三个表中。野外检核的数据则另存入一个文件中。经过如此处理，且检查无误后，将每天的资料提交资料整理人员，定测一定里程后（如50Km），由资料整理人员统一进行纵断面的处理，以避免断链的产生。

3.2.7 横断面及穿越地形图的测量

中线组每完成40～50Km的定测工作，向横断组提供一次纵断面数据，横断面测量人员根据中线资料有选择地按设计要求的间距测量横断面及穿越地形图。横断面的里程需与纵断面相对应，纵断面即使一个微小错误，也会引起里程的变化，从而给横断面里程的修改带了不便。因此，经过QC小组的攻关研究，编写了以纵断面成果文件及含有坐标的横断面原始文件，自动生成横断面成果的程序。这样横断测量只需提交原始含有三维坐标且经检查无误、无遗漏的原始文件即可。

4.工期的保证措施

工期是本项目必须保证的要素，因此在设计书中，设计书根据经验详细地分析了保证工期需要的人员及设备配置。有了工期要求及进度计划，实施过程中，定期地对进度计划的执行情况进行跟踪检查，发现问题后，及时采取措施加以解决。经跟踪检查，在定测工作完成约300Km时，发现如此进度很难保证按期完成，再考虑天气的因素，及时增加一个纵断面班组，以保证中线定测按期完成。在中线组完成约400Km时，发现横断组只完成了不足300Km，及时增加三个横断面班组，最终保证了野外工期。

5.质量保证措施

为了保证工程质量，在各个实施环节中加以控制。工程开始前对参与人员进行培训，认真学习相关的规范及设计书。所用的仪器均为经鉴定后的合格仪器[3]。

各种检查工作可分为外业与内业两部分。外业检查规定了每个基站不同的流动站间必须进行互检，并抽查控制点的精度，定测过程中两流动站衔接部，重复两个中线桩进行互检。不同的坐标系、不同的抵偿面进行不同坐标系下的检查，且检查中线桩不少于2处。

内业检查主要检查交点顺序及坐标是否与设计的一致，观测数据坐标系是否正确，纵横断面是否缺失、偏位，纵横断面高程与1/2000地形图进行核对，横断面左右是否反向，地形图各种注记的正确性、等高线走向的合理性、各地物地形表示符号的正确性以及是否有漏测漏注现象等。纵横断面数据与各种穿越地形图进行高程比对。

6.开展QC小组活动

长距离管道在定测过程中，为了节约投资、满足技术要求，几乎每天都有改线，有时甚至改动多次，才能满足设计要求，加上定测本来就分几组完成，而设计人员又要求不设断链，这样定测数据必须整体处理。在纵断面数据整理时，采用常用的办公软件手动进行里程排序十分容易出错。纵断面成果一旦修改，又引起横断面里程的修改，因此成立QC小组，对数据处理方法进行研究。最终统一了思路，完成了面向数据库的纵横断面处理程序。该程序中纵断生成部分只需根据设计人员提供的交点文件（包括点号及三维坐标，且已经排序）及定测的原始文件（包含点号及坐标，交点号须与交点文件中相对应），即可生成纵断面数据。横断面生成部分，根据交点文件、纵断面成果文件及野外横断面测量的原始文件自动生成横断面成果。这种处理方法不仅大大减少了内业工作量，且消除了人工处理的错误率。即便交点文件中的数据修改，也只需由程序重新处理一遍即可。

7.勾通的实现

勾通是信息的交流，是人际之间传递和交流信息的过程。它包括了为了确保工程项目信息的合理收集与传递，保证相互动作协调的一系列过程。本定测工作由设计、测量人员共同参与，设计人员每天需向测量人员提交第二天的设计交点，双方每天要核对定测完成的顺序交点号，中线定测人员要向横断面测量人员、设计、勘察人员提交纵断面成果。设计人员每天要根据测量的安排提前熟悉图纸，领导要经常了解掌握工程进展等等。参加及需要了解工程进度的人员多且居住分散各地，为此成立了定测QQ群，通过网络进行勾通及资料的传递。QQ群成员可以通过网络进行问题的探讨，工程计划及安排、成果资料（经保密处理）则可由群中人员共享，这使勾通渠道通畅，大大加快了勾通的速度，使各种问题得到及时的解决。

8.总结

项目的实施，无论在管理上还是技术上都有所创新。管理方面创新，主要体现为成立QC小组，同一线路每天分多段进行测量的管理，通过创建QQ群进行内部、跨专业及上下级的勾通。技术的创新为纵横断面数据处理的思路及处理软件的开发利用。这些创新点既提高了工作效率，又大大降低了出错的概率。