洛阳市涧西区给水管线测量技术设计文档格式.docx

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9.2仪器配备13

9.3施工进度计划13

10质量保证体系与具体措施13

10.1加强质量意识教育13

10.2加强技术业务培训13

10.3建立健全的项目质量管理网络13

10.4认真落实检查制度13

10.5严格成果审核制度14

11安全文明生产措施14

11.1安全文明生产措施14

11.2保密管理14

12后期数据维护14

13拟提交的成果资料14

13.1文字资料14

13.2图表15

致谢16

参考文献17

摘要

城市给水管线主要沿主干道分布，建筑密集，车辆穿梭，给测量工作造成一定的影响。

针对这个问题，设计了一个全站仪与GPS相结合的方法：

在开阔的地区用GPS布设控制点；

在街道建筑物密集，GPS信号不好的地方使用全站仪采集碎部点数据，充分发挥两者各自的特长，并避开其缺陷来简洁高效的做好给水管线的测量工作。

关键字：

全站仪GPS给水管线测量

MeasuringtechnicaldesignofWaterPipelines,JianxiDistrict,Luoyang

ABSTRACT

Distributionofurbanwatersupplypipelinealongthemainroad,buildingdensity,shuttlevehicles,themeasurementshavebeenaffected.Toaddressthisissue,wedesignedacombinedtotalstationandGPS:

GPSlaidinopenareascontrolpoints;

intensivebuildingofthestreet,theGPSsignalisnotgoodusingTotalStationacquisitionMinistryofbrokenpointdata,fullybothplaytotheirstrengths,andavoidthedefectstobesimpleandefficienttodothemeasurementofthewatersupplypipeline.

KEYWORDSTotalStation,GPS,WaterPipelines,survey

绪论

地下给水管线是维持城市人们正常生活的大动脉，是现代化大都市快速高效运转的保证。

近年来，随着洛阳市的快速发展和新区的加快建设，地下给水管线愈趋复杂。

资料的陈旧和缺失给给水管线的维护和管理造成了很大的不便，因此进行地下给水管线测量，摸清给水管线分布情况建立一个统一的管理系统势在必行，而选择一种快速、高效、经济的测量方法就显得尤为重要。

1工程概况

1.1目的任务

随着社会经济的发展，大量的人口涌入城市，给城市的给水工作造成很大的压力，而那些陈旧的设备和残缺不全的资料使得管道的维修、检查和重建的难度再次加大。

为了完整系统地查明洛阳市涧西区地下给水管道的现状，给城市给水工程的维护提供条件，需要对涧西区地下给水管线做一个全面的探测和测量。

测量的主要任务有：

查明测区范围内给水管道的平面位置、高程、埋深及权属单位信息，并编绘1:

500地下给水管线图。

1.2测区概况

洛阳市涧西区地处历史文化名城─洛阳市的西部，面积90平方公里，下辖1个乡、11个办事处、78个社区。

因居涧河以西而得名。

涧西有着悠久的历史，早在五、六千年之前，先民们就已经在这里繁衍生息。

公元605年，隋炀帝在洛阳营造东都，涧西为皇家西苑。

涧西有着悠久的历史文化积淀。

近年来，随着大中型企业的机构调整，经济大幅度增长，发展迅速。

由于处于城市边缘，有一半属于城市，人口密集；

同时也有一半属于乡村，地势开阔。

本次测量调查主要在市区进行：

南起洛河，北至310国道，西起宁洛高速，东至涧河北至310国道。

涉及的主要道路有武汉路、长安路、天津路、延安路、辽宁路、建设路、长江路、南昌路、西苑路、景华路、太原路、中州西路、芳华路、春城路、华夏路、凌波路、卓飞路、葛洲路等主干道，还有如陕西路、青岛路、牡丹路，岳阳路、甘肃路、丽春路、周山路、寨南路、丽新路等一些次要道路。

辖区包含了11个街道：

湖北路街道、天津路街道、长春路街道、南昌路街道、长安路街道、重庆路街道、郑州路街道、武汉路街道、徐家营街道、珠江路街道、周山路街道、创业路街道。

自来水公司位于寨南路与珠江路附近，地处涧河与洛河交汇处。

城市中建筑规整密集，通视条件不是太好。

整条给水管道全长100多公里，迂回曲折，盘旋在涧西区各条道路之下。

管道多分布在道路两侧，呈带状布设，材质分为混凝土管道和钢管两种。

埋深一般在0.8～1.3m之间。

本次测量内容主要以主、次干道范围内的给水管线为主，机关、单位、工厂、院校庭院内部及封闭的小区内部不测量。

2设计依据、坐标和高程起算基准

2.1设计依据

1）《城市地下管线探测技术规程》（CJJ61-2003）；

2）《城市测量规范》（CJJ8-99）；

3）《国家基本比例尺地图图式第一部分:

1:

5001:

10001:

2000地形图图式》（GB/T20257,1-2007）；

4）《城市勘察物探测规范》（CJJ7-85）；

5）《测绘成果质量检查与验收》（GB/T23456-2009）；

6）《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》（GB/T18316-2001）；

7）《1:

2000地形图要素分类代码》（GB14804-93）；

8）内部文件及本工程特殊要求。

2.2坐标高程起算基准

高程系统采用1985国家高程系统，平面坐标采用2000北京坐标系统,控制网由GPS与全站仪协调，共同建立。

高程控制网用DS3型水准仪联测四等水准。

2.3成图标准

采用50cm×

50cm矩形分幅图，以《1:

2000地形图要素分类代码》（GB14804-93）及《国家基本比例尺地图图式第一部分:

2000地形图图式》（GB/T20257,1-2007）为标准。

3已有资料的收集和分析

3.1控制点资料

测区内收集到C级GPS点10个这些控制点都联测了二等水准；

E级GPS点53个，这些控制点都联测了四等水准。

经检核以上控制点均保存良好，可以满足给水管线工程放样和测量的需要，控制点位置均在道路交叉口及空旷位置。

3.2地形图资料

由甲方（洛阳市市政管理处）提供1:

500（市区）、1:

1000（郊区）地形图，作为给水管线测量的工作底图。

4给水管线探测

4.1供水管线调查

供水管线主要调查的内容就是管道的内径、管径、流向及压力。

根据自来水公司提供的资料以及地下检修井，结合大比例尺地形图调绘出给水管线的大概位置及分布情况，并标注于图纸上。

4.2供水地下管线探查

管线探测应遵循以下原则：

从已知到未知；

从简单到复杂；

优先采用高效、成本低的方法；

复杂条件下应采用多种探测方法综合分析确定[2]。

探测取舍标准及探测精度应根据《城市地下管线探测技术规程》（CJJ61-2003）中规定的，给水管线管径≥50mm、坐标中误差小于±

（5+0.35h），按Ⅱ级要求控制。

供水管线多为金属材料与周围地址有明显的电性差异。

可用电磁探测的方法进行探测。

也有少量的混凝土管道和PVC管道，与周围土质有较明显的物性差异，可用电磁波探测法进行探测。

探测到的管线节点要做出明显的标记并标号，号码顺序可按管道代码加序号的形式在实地和地形图上对应位置进行标注。

主要探测节点内容包括分支点、转折点、上杆、变径点、三通、四通、非普查区等，附属物点包括：

阀门井、各种检修井、仪表井、消防栓等中心点。

在无特征点和附属物点的直线段上应设置隐蔽管线点，管线点间距应小于75米。

实地标注方法可采用在目标点位处订钢钉或画十字、贴标签的方法，根据实地情况合理选族，同时要在其旁边用红色油漆做出明显标记，标记要尽量美观，以免影响市容。

探测的主要问题就是由于地下管道种类繁多，要注意区分；

地表电流、地面混凝土、金属网、隔离栏等都会对探测产生干扰，在探查工作中要注意避开。

4.3供水管线探查质量控制及检查

管线探查质量应有作业人员、项目部和监理单位共同监督和检查，保证探测过程中各工序均严格按照探测规范进行，并且每步都能达到规定的精度要求。

探查精度应遵循《城市地下管线探测技术规程》（CJJ61-2003）要求：

表4-1隐蔽管线点的探查精度

精度等级

水平位置限差δts（cm）

埋深限差δth（cm）

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

±

（5+0.05h）

（5+0.08h）

（5+0.12h）

（5+0.07h）

（5+0.18h）

同时应在测区中的隐蔽管线点明显管线点中分别随即抽取不少于各自点数的5％进行重复探查。

重复探测因子应位于不同的位置，由不同的操作员进行操作。

重复探查结果，按公式（4-1）、（4-2）和（4-3）分别计算隐蔽管线点的探查定位中误差

和定深中误差

及明显管线点的探查埋深中误差

。

和

不得超过上表中规定的限差的0.5倍。

不得超过±

2.5cm。

（4-1）

（4-2）

（4-3）

式中

、

——分别为隐蔽管线点的水平距离偏差和埋深偏差（cm）；

——明显管线点的埋深偏差（cm）；

n1、n2——分别为隐蔽管线点和明显管线点重复探查的点数。

[3]

5控制点检核及控制网加密

5.1控制点检核

根据C级GPS控制网及E级GPS的精度要求，对测区内的63个已有的控制点进行抽样检测，抽样比例不应小于控制点个数的10%，然后根据最小二乘原理对其进行评查，以检核原有控制点的可靠性。

控制点的高程可用四等水准进行联测。

5.2控制网加密

5.2.1测前准备

首先要准备好测量所需的仪器：

双频GPS接收机，2″、

级全站仪一台；

棱镜、对中基座各两个；

三脚架三个；

DS3水准仪各一台；

对应的水准尺一套、尺垫一对；

对讲机两对；

红漆、测钉若干，木把八角锤；

测量数据记录本若干。

5.2.2踏勘选点

根据《工程测量规范》要求，在对天通视良好的地方布设二等GPS控制网，平均边长不小于9公里，并且还要保证周围无大面积反光强度较大的物体（大面积水域、玻璃幕墙）、大功率无线电发射源、高压输电线路等卫星信号的强烈干扰源；

在建筑密集的地方布设四等导线网，平均边长不小于1.5公里，在主干道及各道路交叉口处，沿道路两侧交替布设导线点，且当导线长度大于9公里时应有GPS控制点与其附和。

然后在四等导线网之间用一级导线进行加密，以保证各个路口及居民区内部最多通过两次一点可以顺利观测。

点位布设可根据现场情况灵活控制。

平面控制网兼做水准，GPS控制网应联测二等水准，四等导线网应用四等水准进行联测。

控制网的布设应先在原有大比例尺地形图上进行设计选点的大概位置，然后到现场根据情况进行改动，这样可以有效的加快外业选点的效率，同时节约成本。

选点的同时要观察周围的地形、地貌及交通情况，并在周围用喷漆制作明显的标记，编号可采用点号所处的地理位置加数字的形式，为以后的控制测量和管线测量提供方便。

四等导线网控制点应选在地址见识、稳定可靠、便于保存、视野开阔的地方，便于寻找和加密使用。

在郊区田野里的控制点应制作强制对中装置；

在市区道路上可采用挖坑埋置的方法，上面要有盖子；

一级导线点可直接用测钉打于地下，并用喷漆标注。

控制点埋设的同时要做好点之记，点之记要内容详细，信息齐全，表达明确，以便以后的测量和使用时根据它能快速准确的找到点位。

5.2.3外业测量

测量之前一定要对所有要用到的仪器进行检校，确认合格可靠后才可以拿来使用。

首先做GPS控制网的测量。

二等GPS控制网应用双频精度为10mm+5ppm的GPS接收机；

卫星高度角应≥15°

；

有效观测卫星数应≥5颗，观测时段应在30～90min之间，数据采样间隔在10～30s，PDOP因子≤6[1]。

应用至少三台GPS接收机同时观测，以保证所测图形中的同步环个数。

图形连接可采用混连式，这种连接方式集点连式、边连式及网连式的优点于一身，并且测量形式灵活便于外业调度。

测量之前应先在图纸上进行外业观测顺序设计，以免造成外业测量时露测点位的情况，并且可以提高效率。

对外业观测顺序的设计要根据选点时所记录的个点之间的地理信息及交通情况进行合理安排，尽量避免出现在现场寻找路线的情况。

四等导线网采用2″、

级全站仪进行测量，控制点多设在道路交叉口及道路两边，车多危险，观测时应穿反光背心，在周围放置警示锥或其他警示标志。

每个角值测六个测回，半测回归零差≤8″，一测回内2C互差≤13″，同一方向值各测回较差≤12″。

观测方向多于六个时应进行分组观测。

由于边长较长，应选择在天气晴朗、气温温和、能见度较好的时段进行观测。

由于地表附近空气浮动较大，所以应保证视线离地面有一定的高度，以减少大气遮光对测量精度的影响。

对于一级导线可采取分期、分块布设和测量的方法，即在准备测量某一区域是，再对该区域布设一级导线网。

以减少前期准备的时间，同时可保证所做的控制点不至于在没用之前就丢失或被破坏。

水准测量用DSZ3型自动安平水准仪配合双面木尺及尺垫进行往返观测，水准仪i角应不超过20″，自动补偿误差不应超过0.5″。

技术及精度要求按《国家三、四等水准测量规范》GB12898-91进行控制。

读数采用“后前前后”的方法。

城市地形起伏不是很大，大多地区地势平坦，每站可取向对较长的距离，同时两个控制点之间一定要布设成偶数站，以便消除水准尺的零点误差。

对于前后视距要严格控制，有必要时可对扶尺人进行专门的训练或用手推轮式测距仪进行大致测量以控制前后视距的差值，用以减弱i角的影响。

每段附和水准路线都要进行往返观测。

测量过程中，要做到边测边算，每一站都要确认无误后再进行下一站，尽量做到一遍过，以提高效率。

路线边长应尽量相等，避免长短交替；

及时绘制水准观测路线示意图。

5.2.4内业计算及数据评查

GPS测量数据处理分四个步骤：

预处理、基线解算、网评差。

在预处理阶段将GPS数据传出并进行格式转换，通常将数据传出后用GPS接收机厂家所提供的软件将其转换成常用的RINEX格式的数据。

基线解算通常在外业测量中就已经由接收机进行，因此在内业数据处理中通常只需做最终的处理，即网评差。

网评差有三种类型：

无约束评查、约束评查、联合评查。

根据三者各自的特征，通常在工程测量中采用联合评查的方法。

首先采用无约束平差最终所采用的基线向量及确定出的观测值定权方法并制定起算点坐标形成约束平差的数学模型；

然后求解包括坐标参数、基准参数在内的参数估值及其精度计量；

当以上步骤进行完毕后，就可以输出最终结果。

GPS数据处理应采用数据处理软件进行，在处理之前要对所拥有的软件进行必要的检测，检测可用一套已知数据进行，确认无误后再使用。

导线网的评查应对观测的角度和距离分别进行平差。

首先应对所测原始数据进行整理，将多次测得同一个角度、距离去平均值，然后根据观测的角度已知方位角对角度进行评查，将角度偏差值平均分配到各个观测角度，余数部分分配给边长相差较大的角，在导线网中，长短边会产生较大的误差。

用坐标正算法（公式5-1,5-2）求出各个加密点的坐标。

（5-1）

（5-2）

式中（

，

），（

）分别为导线点A、B的坐标，

是所测AB的边长，

是线段AB的坐标方位角。

求出的已知点坐标和已知数据的差值就是边长闭合差，将其拆分到坐标轴N、E两个方向上，并将其按边长比例分配到各个加密点坐标上。

水准测量的数据要每天及时进行解算和评查。

首先应检查数据是否符合规范要求：

视距差及累积视距差是否符合规范要求；

黑、红两面读数差值是否符合规范要求；

黑、红两面读数所计算出的高差之差是否符合规范要求。

当上述一切都满足条件后再进行计算，否则应查明原因予以改正或进行重新观测。

求出高差闭合差，符合要求的可进行误差分配，不符合要求的应及时查明原因并进行纠正。

误差分配应按边长比例进行等比分配。

6测量方案选取及精度评定

6.1测量方案的选取

由于测区范围较大，测量不便，应首先将测区分成若干区域，每块面积不宜大于10平方公里，在相邻测区管线探测完成后，各测区之间必须进行接边（测区连接）处理，消除数据矛盾，实现测区之间的数据准确连接[4]。

在大部分地区（加密控制点所涉及的范围内），都可采用传统的测量方法，将仪器架在一个控制点上，后视另外的一个或多个控制点进行定向，然后用数据采集的方法进行测量；

在某些特殊地方，控制点与其不能直接通视时，可采用后方交会的方法，将仪器安置于可观测到该点并可同时观测到附近至少两个控制点的任意位置，用全站仪中的后方交会的程序进行定向，然后对待测点进行测量。

用此方法时应注意仪器安置点与控制点的位置关系，注意后方交会的危险圆。

如下图所示，当待测点P位于控制点所在的圆上时，不管P点位于AB弧段上的任意位置时，角度α和β均不变。

同样，在AC和BC弧段上也有同样的效

果。

则此时采用任何一种计算过方式，结果均是无解。

测量时可直接用全站仪中的数据采集的程序配合单棱镜和对中杆进行测量，距离近时也

图6-1后方交会的危险圆

可用全站仪中免棱镜的功能直接进行测量。

用免棱镜时要注意照准目标，并且当待测点位于有棱角的墙体或什么物体的边缘位置时要用不透光的物体挡住全站仪发射的红外激光，防止测量位置飞出待测点造成错误。

6.2测量精度评定

测量误差的主要来源包括全站仪对中误差、目标点偏心差、全站仪侧角误差、测距误差。

全站仪对中误差对平面定位误差的影响有两部分组成：

（6-1）

全站仪的对中误差

：

全站仪对中误差e在垂直后视方向上的误差分量：

（6-2）

式中：

L——测站到管线测点的距离；

S——测站到后视点的距离。

测量点的目标偏心差

，严格标定管线测点中心位置，并直立棱镜可将d控制在20mm以内。

观测角误差

（6-3）

——全站仪自身的测角精度；

——全站仪观测时的照准精度。

全站仪测距误差

（6-4）

a——全站仪的固定误差,mm；

b——全站仪的比例误差系数，ppm。

则有误差传播定律得所测管线的点位总误差为[5]：

（6-5）

依据《城市地下管线探测技术规程》CJ61—2003，对管线测点点位精度做如下估算：

设全站仪的测角精度

测距精度为2mm+2ppm；

观测照准精度

对中误差e=2mm；

目标偏心误差d=20mm；

后视点距离S=200m。

则当管线测点距离L=50—150m时其点位精度如表7-1所示[6]。

表6-1点位精度一览表

管线测点距离（m）

50

100

150

点位精度（mm）

20.22

20.64

21.39

通过以上分析和估算，采用全站仪极坐标法测定管线点平面位置时，只要严格操作规程，是完全能够满足《城市地下管线探测技术规程》CJ61-2003规定的平面位置中误差：

5cm[2]

在郊区地势开阔地区也可直接采用RTK进行测量，基准站可设置在地势较高且稳定的地区，最好是在市内某高层建筑的楼顶。

测量时也应在调绘图纸上做相应的标记，以避免露测或重测影响工作效率。

RTK测量可单人进行，每天测量完成后要及时将数据传出，并检查所测内容是否完整可靠，并将其整理至地形图上。

7地下管线测量

7.1管线节点测量

管线节点测量在管线探测结束后进行，根据探查数据（1：

1000、1:

500管线调绘图纸、地面标记）和上述测量方案选用适当的测量仪器对管线进行测量。

对管线的测量分为平面位置测量和高程测量两个方面。

坐标测量用极坐标法或后方交会法，高程测量可直接用三角高程法进行。

为了保证测量精度，极坐标法使用时要尽量用较长边进行定向，同时要保证测量目标点的距离不超过150米。

7.2测量工作质量检查

在测量工作中要实时对测量点进行检查，常用的方法就是每次转站后都要对前一站测过的点选取几个进行复测，两个测区交接的地方也要有重叠测量，发现不合格的，要及时进行分析，找出原因后进行纠正。

原因通常有一下几方面：

（1）本站测量成果错误，此时应重新安置仪器，重新进行定向，再开始对管线节点进行测量；

（2）上一站测量成果出现错误，这种情况应先将此站的任务做完后再返回上一测站进行重新观测。

（3）两次测量成果均不正确（这种情况较少出现），此时应找出错误原因，改正后重新安置仪器进行测量。

当测量工作完全完成后也要抽取一部分点进行检测，看重复测量所得的点位平面位置较差和高程较差是否能够满足要求。

如有质量不合格的，则要将不合格点所处的测站中测量的数据全部进行重新测量，直到测量成果合格为止。

8供水管线内业成果整理及图件编绘

8.1数据处理平台的说明

对外业采集的数据要及时进行处理。

如同地籍测量数据要用在CAD二次开发下的cass软件中进行成图处理一样，在这里管线数据我们要采用“地下管线处理系统”来对外业全站仪和RTK采集的数据进行处理。

处理的主要内容包括数据库的建立和数据入库、编辑管线图、输出合同所要求的数据格式资料。

内业处理应首先将外业数据导入《地下管线数据处理系统》的数据库，建立管线数据库（*.MDB格式），然后将测量作业组收集的管线点导入到管线数据库，通过数据查错程序对数据存在的问题逐一查错改错，为后期编辑管线图做准备。

地下管线图在基于CAD的“地下管线处理系统”中的生成管线图模块功能自动生成地下管线图，地下管线图的编制按《1:

2000地形图图式》（GB/T20257,1-2007）中的相关规定进行。

8.2地下管线图的编绘

管线图成图以1:

500图幅为单位，图纸用50×

50cm。

首先应将整个测区按图纸尺寸和成图比例尺分成若干块，然后每幅图都要在地下管线处理软件中分别进行编辑和绘制，完成后还要与相邻图幅进行接边。

每幅图都要有图名，图名可按图幅中的标志性建筑、工