天然氣管道工程測量技術解析

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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性工程，同時也是東北天然氣管網工程的重要組成部分，對于解決哈爾濱能源緊缺問題，促進哈爾濱經濟快速發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進行了解析，以期為其他地區的管道工程測量提供一定的參考意見。

關鍵詞：大慶-哈爾濱；管道工程；測量技術

隨著測繪新技術的快速發展，測繪新技術在天然氣管道的工程測量中得到了廣泛應用。其中GPS-RTK技術以及現代化測圖技術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進行了解析，并分析了GPS-RTK技術應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年開設的重要建設工程之一。工程的起點位于肇東市德昌鎮的大慶深層氣田區域東部，終點位于哈爾濱雙城市東宮鎮2km處。工程建設總路線總長為78km，工期為2006年10月8日至2007年12月5日。建設投入資金為39121萬元。設計天然氣輸入量為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，投產成功并平穩運行。

2GPS-RTK管道工程測量技術解析

2.1GPS控制測量。本次工程按照比例尺為1：50000的地形圖進行管道鋪設路線的選取，并在管道鋪設路線中選定管道鋪設的中線樁以及工程測量控制網。在選定好路線和中線控制樁后即開始GPS控制測量，控制網坐標系選擇北京1954，6°分帶，高程采用國家標準1985高程基準，并由大慶當地測繪局提供GPS控制測量起算點的坐標和高程數據。在控制測量的過程中，首先要進行GPS控制網的架設，GPS控制網由E級首級控制網以及通過GPS-RTK加密而成的次級加密控制網組成。根據管道鋪設控制測量的需求，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，嚴格按照GPS控制網進行測量，并對于測量過程中出現的測量誤進行分析和校正。2.1.1平面控制測量。全區共布設48對二級點，組網時每組任選一個觀測條件的點組成靜態網，另一點則采用快速靜態定位。靜態定位網以3邊同步環連接再通過長邊同步環整體構網形成異步環，最多為7條邊?？焖凫o態定位以兩個靜態點作固定站進行觀測。因GPS網的基本圖形為同步三角形，所以開始作業及每天觀測前必須根據氣象、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，預計可能出現的問題并提出處理意見，以便做到緊張有序的工作。同時根據星歷預報表，安排好觀測時間，從而避開星歷較差的時間段。數據處理應用隨機后處理軟件，導入外業原始觀測數據時，根據儀器號和測量時段錄入站點名、儀器高、天線類型等信息。檢查人員依據外業觀測手簿，對錄入數據進行100%校核。所有基線均采用雙差固定解。以網中觀測時間最長的單點定位結果的平差值的WGS-84系三維坐標為起算，將三維基線向量及其相應的方差協方差作為觀測信息，進行GPS網的無約束平差。平差的主要目的是檢驗網本身的內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，各基線向量三個坐標差觀測值的總改正數，邊長以及點位和邊長的精度信息。GPS基線向量網的二維約束平差在1954年北京坐標系中進行。約束條件是網中起算點的固定坐標，觀測量應是將原始基線向量轉換投影到國家坐標系的二維平面上的二維基線向量及其轉換后的方差協方差陣。2.1.2高程控制測量?？紤]到測區范圍和已知水準點的分布情況，全測區的首級高程控制定為四等。組成7條符合水準路線。以將測區內所有二級GPS平面控制點聯測四等水準為原則。施測四等水準要求如下：a.四等水準路線閉合差應小于±20mm（L為路線長）。b.測區內的各類埋石點均可代替四等水準點標石。c.使用自動安平水準儀時，在每天作業前應測定一次i角，其i角不得大于20″。d.水準測量觀測限差要求，見表1。e.要求成像清晰、穩定時，視距長可放長20%。四等水準測量中讀數及各項計算取位均為1mm。當采用GPS-RTK方法加密時，流動站至基準站的最大距離不應大于8Km，每一次設立基準站首末各檢測一個已知點。平坦開闊地區圖根點的密度要求，見表3。地形復雜、隱蔽以及城市建筑區，應以滿足測圖需要并結合具體情況加大密度。圖根點采用臨時標志，但應有能保存一個時期的點位，以便檢查應用。圖根點的高程可應用圖根水準或圖根光電測距三角高程方法測定。圖根水準測量技術要求如下：a.高級點間附合路線或閉合環線長度不得大于8km，結點間路線長度不得大于6km。b.使用不低于DS10級的水準儀（i角應小于30″），按中絲讀數法單程觀測，估讀至毫米。儀器至標尺的距離不宜超過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）。圖根水準計算可簡單配賦，高程應取至厘米。圖根光電測距三角高程測量技術要求，見表4。2.2GPS控制網加密及中線實施。GPS控制網對于GPS控制測量至關重要，本工程使用的GPS控制網包括了首級控制網、GPS-RTK加密控制網兩部分。因此需要對于GPS控制網進行加密，即在每一段測量線路均開展WGS-84坐標以及北京54坐標的轉換，以實現中線控制坐標和GPS控制網坐標的一致性。在GPS坐標轉換時可以通過RTK的手簿進行坐標參數的計算，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參數轉換后在開展相應的PTK碎步測量；碎步測量要保證在測量時基準站和流動站的信號傳播奧不少于5顆衛星，信號傳播的精度要盡可能保證為固定，然后進行工程坐標的測量。測量過程中要注意保存好觀測點的點名，坐標觀測值等信息；要注意規避測量區域內的密集建筑物、天線架臺等確保觀測數據的準確性。最后測量完成后要對于測量完成的不同觀測站坐標的檢核，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距離為78km，因此需要建設多個中線控制樁，將管道鋪設路線進行分段處理。這就不可避免地會導致在測量的過程中出現誤差較大，測量精度不高的現象。除此以外，由于受到不同地區時間段和氣候的影響，通過GPS-RTK技術進行測量的GPS衛星信號精度存在差異，這也導致了GPS控制測量精度不高的問題?；鶞收镜募茉O也關乎到GPS測量的精確度，但是由于測量區域地形和其他因素的影響，會導致基準站架設出現一定的誤差，或者受到周圍地物多路徑效應的影響，無法很好的傳播GPS衛星信號進行相應的坐標計算；移動站的使用也關乎到GPS測量的精度，由于移動站測量時出現傾斜或者受到測量區域地物遮蓋的影響，會導致其接受的GPS衛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。最后階段的網絡平差計算也會影響到GPS整體測量的精度，但是由于數據轉換格式的問題，導致網絡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的問題，首先要建立起一個完善的GPS控制網，要對于首級控制網和次級控制網進行精度評價。此外，在進行GPS測量時要提前預測測量區域不同時段的天氣狀況，檢測GPS衛星信號強度，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，然后再進行坐標測量。對于基準站出現測量誤差的情況，就需要提前指定控制點選擇方案，選擇周圍視野開闊，地面平整的地區開展測量工作；對于流動站測量時出現的誤差可以通過穩定移動站，尋固定源的方法減小誤差。最后在繼續寧網絡平差計算時可以將數據導出為RINEX的格式，并通過網絡平差分析軟件進行平差分析，減小GPS測量誤差。

4結論

大慶-哈爾濱天然氣管道工程時東北天氣燃氣工程的重要組成部分，對于哈爾濱的經濟發展具有十分重要的促進作用。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進行了解析，最后分析了工程測量中存在的問題，提出了相應的解決對策。

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作者:丁玉臣 單位:黑龍江省第五地質勘查院