数字地下管线测量精度的分析

杨兴财

（建瓯市金土地勘察测绘有限公司 福建建瓯 353100）

地下管线建设是城市建设的重要组成部分，与城市建设发展紧密相关。地下管线具有数量多、功能复杂的特点。目前，部分旧的地下管线被废弃或改造，新的数字化地下管线不断增加。新旧地下管线在地下横纵交叉，布局十分复杂，形成了大规模的地下管网。地下管道已被供电、供水、供气、电信等部门广泛使用，它们在地下所占空间大小不同，埋设具体位置各不相同，布局情况相当复杂，为有效的避免管道事故的发生所造成不必要的损失，又加之智慧城市的建立对地下管线的测量势在必行，提高测量地下管线的测量精度已成为当今地下管线测量中所必须认真对待的问题。笔者拟对数字化地下管线测量的误差进行分析，将测量所得的精度与理论精度进行比较，探讨出提高地下管线测量精度的方法。

1 地下管线测量

地下管线测量主要是指测量技术人员对地下管道的位置、分布情况进行测量，测量主要分为两步，首先是对地下管线的起点、终点、转点、分支、变径等特征点进行物理勘测，测量地下管道的特征点到地表的实际距离，也就是测量地下管道的掩埋深度，接着测量地下特征点的坐标与高程。数字化地下管线的测量，在城镇地区受地物遮蔽影响，一般采用GPS—RTK 布设控制，并利用全站仪使用极坐标方法对管线点、相关地物点进行数字测量采集。此外，在进行相关测量时，地下管线测量人员应全面地检查管线的种类、大小、材质及管径等管线性质。

地下管线的勘测一般使用地下管线探测仪来进行，为满足城市建设需要，查清复杂地下管线，及时准确测定地下管线的位置与分布情况，我国已经生产或引进了许多不同类型的地下管线勘测仪器，经多年生产勘测单位的经验累积及多种勘测方法的相互配合，已可以较准确地勘测出地下管线的位置及埋深。本文主要讨论勘测定位后的平面座标和高程数据采集精度，以满足最后提供数字图件的要求。

在实际测量中，测量技术人员可根据测区地理景观的需要选择不同的测量仪器。由于全站仪凭借其具有成本低、操作简单、使用方便的优点，深受广大生产者的喜爱，已经被广泛的使用在数字地下管线的测量中，并取得了较好的测量效果。目前，通常使用的全站仪的测角精度为5，测距精度为5mm+5ppm·D。

2 数字地下管线的测量误差分析

地下管线的数字采集测量误差主要是指测量仪器的误差，测量观测误差，笔者拟对全站仪极坐标法管线测量的精度进行分析。

2.1 全站仪的观测中误差

全站仪的观测中的误差主要包括全站仪的水平角观测中误差和垂直角观测中的误差。其中，全站仪的水平角观测中误差主要由目标偏心误差、对中误差、照准误差构成。垂直角观测中误差主要由照准误差与仪器自动补偿误差构成。

全站仪的观测中误差m 主要由水平角观测中误差m1和垂直角观测中误差m2构成，全站仪的观测误差也包括外界环境影响引起的误差m3、仪器自身误差m4、仪器读数误差m5。仪器自身误差主要是指垂直轴误差，据相关部门统计，在通常情况下，m=±1.5＂，外界环境的影响主要是温度变化的影响，仪器读数的误差大致为m±1.5＂。

1.全站仪的水平角观测误差。在使用全站仪对地下管测点坐标进行测量时，应将全站仪照准对中杆，对中杆可产生0.01m 的对中误差，目标偏心误差m11为可使用

公式(1)计算，其中e=0.01，s 为边长。

在测量过程中，对中误差一般为0.005m，利用公式(1)计算对中误差m12，其中e=0.005，边长为s，ρ=206265。

其中，m13为照准误差，是观测本身的误差，一般是指望远镜的照准误差，与望远镜的使用放大倍数有关。

其中，m21为照准误差，与水平角观测时的照准误差相同，m22为仪器中液体补偿器的实偿精度。

因此，全站仪的观测中误差为

2.2 全站仪距离观测误差

距离观测的误差主要包括仪器误差、对中杆偏离误差及棱镜半径误差。距离观测误差的公式为

其中，d1为仪器误差，其是全站仪的标称精度，d2为对中杆偏心所产生的误差，d2±10mm，棱镜半径误差为d3±20mm。

2.3 测点的平面点位精度

测量过程中应对管线测点中心位置进行严格的标定，确保测点的平面点位准确，减少误差。对与一固定观测点P，可使用公式（2）计算其坐标，

其中，xA,yA为测站坐标，S 为水平距离，α0为起始方位角，β 为左转折角。

对(2)式子进行微分整理可得，

其中，ms为测距中误差，mβ为半测回中误差，S为距离，ρ=206265。

因此，通过式即可求出mp，即测点的平面点位中误差相对与起算点的距离。

3 数字地下管线的测量精度分析与思考

前面对数字地下管线的测量误差进行分析与研究，总结了造成地下管线数字采集的测量误差的相关因素，其中，测量仪器本身、外部环境及观测位置等都会对地下管道的测量工作产生很大的影响，左右测量精度。

在数字地下管线的测量过程中，测点的距离最好控制在150m。应对地下管线的测点点位精度做如下要求，将全站仪的测角精度定位5＂，测距精度为5mm+5ppm·D，观测照准精度为2，对中误差为5mm，目标偏心误差为20mm。同时，在测量过程中应对管线测点中心位置进行严格的标定，确保测点的平面点位精度，详见表1。

表1 点位精度一览表

通过对数字地下管线数字采集的测量误差来源与大小、数字地下管线数字采集的测量精度的分析，使我们知道影响地下管线探测精度的因素很多，并且十分复杂。在使用全站仪对地下管线进行测量时，布设合适密度控制点，控制测距边长，严格按照测量步骤与测量要求进行测量，有效的使探测地下管线的平面位置误差控制在15cm 内，探测地下管线的埋深误差控制在10cm 范围内，尽可能使测量的每个环节的测量结果准确，这样就可使测量精度满足国家城市地下管线探测技术的要求，将测量误差控制在允许的范围内。

4 总结

地下管线的测量对我国建设发展和智慧城市具有重要的意义，虽然地下管道的测量工作较为困难，在实际测量中存在很多问题，但只要我们能够严格控制测量的质量，选择适合于测区的测量仪器，并采取相关的措施提高地下管道的测量精度，纠正重勘探轻测量的惯性思维，就能取得很好的测量成果。

[1]吴献文.数字化地下管线测量中测点精度的探讨[J].工程勘察.1997(04).

[2]刘港.浅谈城市地下管线的测量精度及方法[J].地理空间信息.2007(04).

[3]田英，展宝文.地下管线平面位置精度分析[J].西部探矿工程.2012（01）.