1、全站儀在山區(qū)管道中的應(yīng)用 河南 .doc

全站儀在山區(qū)長(zhǎng)輸管道測(cè)設(shè)中的應(yīng)用河南油田油建工程有限責(zé)任公司 楊 杰 許忠亮1 引言 隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高，橫貫大江南北的石油、石化系統(tǒng)的長(zhǎng)距離輸油輸氣管線日益增多，長(zhǎng)距離的輸送管線，很大部分不可避免的通過(guò)山區(qū)，鑒于山區(qū)具有地形復(fù)雜、植物茂密、河流多、障礙物多等特點(diǎn)，致使山區(qū)長(zhǎng)輸管線呈現(xiàn)出折點(diǎn)多、走向多變等特點(diǎn)，加之目前正在推廣的“數(shù)字化管道”對(duì)長(zhǎng)輸管線測(cè)設(shè)精度提出了更高的要求，這就要求管線測(cè)設(shè)時(shí)必須從測(cè)量方面嚴(yán)加控制，減小誤差，以滿足測(cè)量等級(jí)。本文結(jié)合我單位在貴州山區(qū)建設(shè)長(zhǎng)輸管道的實(shí)際情況，對(duì)全站儀在山區(qū)長(zhǎng)輸管線測(cè)設(shè)中的應(yīng)用加以闡述。2 全站儀主要性能簡(jiǎn)介精度高。以SET2C II型全站儀(日產(chǎn))為例，它通過(guò)電子測(cè)距，當(dāng)可見(jiàn)度較差(小霧)且測(cè)距在100m時(shí)，誤差可控制在1mm以內(nèi)，當(dāng)可見(jiàn)度好的條件下(無(wú)風(fēng))測(cè)距在1000m時(shí)，誤差可控制在12mm以內(nèi)，測(cè)角誤差在12以內(nèi)。在高精度測(cè)量中能收到良好效果。測(cè)速快、準(zhǔn)確和操作簡(jiǎn)便。儀器內(nèi)設(shè)有微型電腦，能自動(dòng)計(jì)算方位角及極坐標(biāo)距離，正常精測(cè)速度為4.7s，跟蹤測(cè)量為3.2s，儀器上配有雙速微動(dòng)螺旋，對(duì)照方向目標(biāo)能做到更準(zhǔn)、更快。在雙面屏幕顯示窗可同時(shí)顯示豎直角、水平角、距離、坐標(biāo)，并能自動(dòng)計(jì)算放樣點(diǎn)方位角、距離，小屏幕能顯示溫度、氣壓、棱鏡常數(shù)，可自動(dòng)改正測(cè)量中的誤差。能在4000m遠(yuǎn)的距離內(nèi)和不同標(biāo)高位置直接進(jìn)行施測(cè)，不用在施測(cè)過(guò)程中移動(dòng)儀器，從而加快了速度、縮短了施測(cè)周期。3 利用全站儀進(jìn)行長(zhǎng)輸管道精確測(cè)量的注意事項(xiàng)精確放樣前儀器必須嚴(yán)格對(duì)中、整平。對(duì)中誤差1mm。管氣泡偏移中心0.2格。 精確放樣時(shí)盡量避免用短邊對(duì)點(diǎn)來(lái)放樣長(zhǎng)邊，盡可能滿足對(duì)點(diǎn)距/放樣距1（困難地段0.5）。精確放樣時(shí)，太陽(yáng)天儀器旁要撐太陽(yáng)傘。 盡量多用棱鏡對(duì)點(diǎn)，對(duì)完點(diǎn)要放樣或?qū)崪y(cè)該已知點(diǎn)（包括平面與高程），進(jìn)行校驗(yàn)。用方向?qū)笠晻r(shí)，必須拿另外一個(gè)已知方向進(jìn)行檢查。 轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，先精確測(cè)出轉(zhuǎn)點(diǎn)坐標(biāo)并記錄好，再精確測(cè)出轉(zhuǎn)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行校對(duì)。 測(cè)量過(guò)程中，水準(zhǔn)管氣泡始終保持居中，偏移中心0.5格，如果偏移0.5格時(shí)，必須重新整平儀器，重新對(duì)點(diǎn)，并檢查前面所放點(diǎn)。 測(cè)量過(guò)程中，每1小時(shí)要對(duì)方向一次。檢查方位是否準(zhǔn)確。 測(cè)量完畢，要再次對(duì)點(diǎn)進(jìn)行最后檢查。4 山區(qū)長(zhǎng)輸管線跨越障礙物曲線測(cè)設(shè)方法圖跨越障礙物曲線點(diǎn)測(cè)量在山區(qū)地形起伏較大，植被茂密，障礙物較多，折點(diǎn)測(cè)設(shè)曲線時(shí)不通視，在這種情況下設(shè)立折點(diǎn)站局部坐標(biāo)系，即以折點(diǎn)為原點(diǎn)，以折點(diǎn)至直圓點(diǎn)為起始方向建立坐標(biāo)系（如圖1所示:），現(xiàn)要測(cè)設(shè)D點(diǎn)，建立折點(diǎn)B站局部坐標(biāo)系，按導(dǎo)線聯(lián)測(cè)的方法測(cè)設(shè)C、D坐標(biāo)，反算BD的距離和角度OBD，在三角形BDO中依正弦定理求解OD的距離SOD，并依據(jù)SOD是否等于R來(lái)判斷D點(diǎn)是否在曲線上。(SOD-R)絕對(duì)值就是D點(diǎn)到曲線的距離。D不在曲線上，在三角形DCO中由于建立了折點(diǎn)站局部坐標(biāo)系，圓心坐標(biāo)是已知的，依據(jù)余弦定理求解出圓心角COD；同理在三角形BOC中求解出圓心角BOC；兩個(gè)圓心角之和為BOD的角度，然后計(jì)算相應(yīng)的弧長(zhǎng)，依據(jù)直圓點(diǎn)和曲中點(diǎn)求解出D點(diǎn)里程。依據(jù)上述原理判斷D點(diǎn)在曲線上時(shí)，在三角形BOD中求解出圓心角，然后求出相應(yīng)的弧長(zhǎng)，從而計(jì)算D點(diǎn)的里程。當(dāng)D點(diǎn)為要測(cè)設(shè)的曲線點(diǎn)時(shí)，反解曲中點(diǎn)QZ到D點(diǎn)的弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角BOD，在三角形BOD中按正弦定理和余弦定理，求解出角度OBD和距離BD，從而求出D點(diǎn)在局部坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，C點(diǎn)的坐標(biāo)是已知的，坐標(biāo)反算求出距離SOD和角度BCD進(jìn)行放樣。 曲線上跨越障礙物測(cè)量是用支導(dǎo)線測(cè)量方法進(jìn)行的，其坐標(biāo)點(diǎn)位誤差主要是起始點(diǎn)點(diǎn)位誤差和測(cè)角、測(cè)距誤差的共同影響的結(jié)果，采用2秒級(jí)測(cè)角精度和(2mm+210-6)測(cè)距精度的全站儀施測(cè)，經(jīng)計(jì)算，其精度能夠達(dá)到長(zhǎng)輸油氣管線工程測(cè)量規(guī)范的要求。在山區(qū)，由于地形起伏很大，樹(shù)木茂密，曲線測(cè)量時(shí)不通視，在這種情況下采用圖的方法,能提高作業(yè)速度。5 山區(qū)長(zhǎng)輸管線施工不通視折點(diǎn)水平角的測(cè)量 管線折點(diǎn)間互不通視，折點(diǎn)的水平角不能直接測(cè)量，在此情況下通常采用GPS技術(shù)或在線路附近布設(shè)導(dǎo)線施測(cè)大地坐標(biāo)，依據(jù)坐標(biāo)反算折點(diǎn)的水平角，在貴州長(zhǎng)輸管線測(cè)量中采用解析法的方法：如圖所示，在折點(diǎn)A和B之間側(cè)向選一點(diǎn)C，C與A、圖單三角形解析法B通視，在C點(diǎn)施測(cè)到A點(diǎn)、B點(diǎn)的距離、高差以及C點(diǎn)與上述兩點(diǎn)的水平角，求解出A點(diǎn)至B點(diǎn)的距離SAB和ABC。在A與B之間中線上放一中線樁，先設(shè)定BCD的角度為,在三角形DBC中求出邊長(zhǎng)SCD，現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)角度和邊長(zhǎng)SCD值放設(shè)AB直線上的D點(diǎn)(角度和邊長(zhǎng)可根據(jù)實(shí)地情況靈活變化)，可做到D點(diǎn)與B點(diǎn)通視。同理，可放設(shè)B點(diǎn)與下一折點(diǎn)之間的中線點(diǎn)E，從而在B點(diǎn)設(shè)站，測(cè)出折點(diǎn)B的水平角，稱此法為單三角形解析法。由于2秒級(jí)測(cè)角精度和(2mm+210-6D)測(cè)距精度的全站儀投入使用，足能保證折點(diǎn)的精度(二級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)的精度)。這種情況適用于山區(qū)折點(diǎn)不通視，地形不很復(fù)雜，在線路兩側(cè)能找到與折點(diǎn)同時(shí)通視的第三點(diǎn)。解析法還有另一種情況，稱為雙三角形解析法，在管線折點(diǎn)A與B之間側(cè)向很難找到一點(diǎn)與A和B通視，在此種情況下，在A與B直線側(cè)向選兩點(diǎn)C、D，如圖所示C與D、A通視，D與C、B通視，在C和D點(diǎn)設(shè)站，施測(cè)出角度和距離，在三角形BCD中，依據(jù)三角形余弦定理，求出邊長(zhǎng)SCB再根據(jù)三角形正弦定理，求出角度,=-，在三角形ACB中，使用余弦定理求解邊長(zhǎng)SAB，同理在三角形ACD中求得SAD，進(jìn)一步求得角度ABD即?，F(xiàn)在D點(diǎn)設(shè)站，放設(shè)中線樁E，與圖相似，現(xiàn)場(chǎng)先依據(jù)實(shí)地情況，先設(shè)角度固定，在三角形BED中，利用正弦定理，求得邊長(zhǎng)SDE，從而放設(shè)中線樁E點(diǎn)，同理可放設(shè)管線折點(diǎn)B與下一折點(diǎn)之間中線樁，從而在B點(diǎn)設(shè)站施測(cè)出折點(diǎn)B的水平角。圖比圖多了兩個(gè)誤差傳遞環(huán)節(jié)，由于全站儀本身的精度高，與GPS施測(cè)的折點(diǎn)比較近，按誤差傳播定律計(jì)算能確保折點(diǎn)的精度。圖 雙三角形解析法6 結(jié)論在山區(qū)地形復(fù)雜、植被茂密的情況下，長(zhǎng)輸氣管線折點(diǎn)大部分不通視，依據(jù)山區(qū)的實(shí)際特點(diǎn)，采用GPS、全站儀等儀器搭配進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)，解決在GPS不能施測(cè)折點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)采用全站儀側(cè)向設(shè)站三角法解決折點(diǎn)水平角問(wèn)題，能充分發(fā)揮各種儀器的優(yōu)點(diǎn)，提高作業(yè)效率。利用全站儀采用折點(diǎn)設(shè)站極坐標(biāo)法測(cè)設(shè)曲線能減少誤差傳遞環(huán)節(jié)，方便靈活，提高曲線施測(cè)速