1、全站仪在山区管道中的应用 河南 .doc

全站仪在山区长输管道测设中的应用河南油田油建工程有限责任公司 杨 杰 许忠亮1 引言 随着国家经济发展水平不断提高，横贯大江南北的石油、石化系统的长距离输油输气管线日益增多，长距离的输送管线，很大部分不可避免的通过山区，鉴于山区具有地形复杂、植物茂密、河流多、障碍物多等特点，致使山区长输管线呈现出折点多、走向多变等特点，加之目前正在推广的“数字化管道”对长输管线测设精度提出了更高的要求，这就要求管线测设时必须从测量方面严加控制，减小误差，以满足测量等级。本文结合我单位在贵州山区建设长输管道的实际情况，对全站仪在山区长输管线测设中的应用加以阐述。2 全站仪主要性能简介精度高。以SET2C II型全站仪(日产)为例，它通过电子测距，当可见度较差(小雾)且测距在100m时，误差可控制在1mm以内，当可见度好的条件下(无风)测距在1000m时，误差可控制在12mm以内，测角误差在12以内。在高精度测量中能收到良好效果。测速快、准确和操作简便。仪器内设有微型电脑，能自动计算方位角及极坐标距离，正常精测速度为4.7s，跟踪测量为3.2s，仪器上配有双速微动螺旋，对照方向目标能做到更准、更快。在双面屏幕显示窗可同时显示竖直角、水平角、距离、坐标，并能自动计算放样点方位角、距离，小屏幕能显示温度、气压、棱镜常数，可自动改正测量中的误差。能在4000m远的距离内和不同标高位置直接进行施测，不用在施测过程中移动仪器，从而加快了速度、缩短了施测周期。3 利用全站仪进行长输管道精确测量的注意事项精确放样前仪器必须严格对中、整平。对中误差1mm。管气泡偏移中心0.2格。 精确放样时尽量避免用短边对点来放样长边，尽可能满足对点距/放样距1（困难地段0.5）。精确放样时，太阳天仪器旁要撑太阳伞。 尽量多用棱镜对点，对完点要放样或实测该已知点（包括平面与高程），进行校验。用方向对后视时，必须拿另外一个已知方向进行检查。 转点时，先精确测出转点坐标并记录好，再精确测出转点坐标进行校对。 测量过程中，水准管气泡始终保持居中，偏移中心0.5格，如果偏移0.5格时，必须重新整平仪器，重新对点，并检查前面所放点。 测量过程中，每1小时要对方向一次。检查方位是否准确。 测量完毕，要再次对点进行最后检查。4 山区长输管线跨越障碍物曲线测设方法图跨越障碍物曲线点测量在山区地形起伏较大，植被茂密，障碍物较多，折点测设曲线时不通视，在这种情况下设立折点站局部坐标系，即以折点为原点，以折点至直圆点为起始方向建立坐标系（如图1所示:），现要测设D点，建立折点B站局部坐标系，按导线联测的方法测设C、D坐标，反算BD的距离和角度OBD，在三角形BDO中依正弦定理求解OD的距离SOD，并依据SOD是否等于R来判断D点是否在曲线上。(SOD-R)绝对值就是D点到曲线的距离。D不在曲线上，在三角形DCO中由于建立了折点站局部坐标系，圆心坐标是已知的，依据余弦定理求解出圆心角COD；同理在三角形BOC中求解出圆心角BOC；两个圆心角之和为BOD的角度，然后计算相应的弧长，依据直圆点和曲中点求解出D点里程。依据上述原理判断D点在曲线上时，在三角形BOD中求解出圆心角，然后求出相应的弧长，从而计算D点的里程。当D点为要测设的曲线点时，反解曲中点QZ到D点的弧长对应的圆心角BOD，在三角形BOD中按正弦定理和余弦定理，求解出角度OBD和距离BD，从而求出D点在局部坐标系中的坐标，C点的坐标是已知的，坐标反算求出距离SOD和角度BCD进行放样。 曲线上跨越障碍物测量是用支导线测量方法进行的，其坐标点位误差主要是起始点点位误差和测角、测距误差的共同影响的结果，采用2秒级测角精度和(2mm+210-6)测距精度的全站仪施测，经计算，其精度能够达到长输油气管线工程测量规范的要求。在山区，由于地形起伏很大，树木茂密，曲线测量时不通视，在这种情况下采用图的方法,能提高作业速度。5 山区长输管线施工不通视折点水平角的测量 管线折点间互不通视，折点的水平角不能直接测量，在此情况下通常采用GPS技术或在线路附近布设导线施测大地坐标，依据坐标反算折点的水平角，在贵州长输管线测量中采用解析法的方法：如图所示，在折点A和B之间侧向选一点C，C与A、图单三角形解析法B通视，在C点施测到A点、B点的距离、高差以及C点与上述两点的水平角，求解出A点至B点的距离SAB和ABC。在A与B之间中线上放一中线桩，先设定BCD的角度为,在三角形DBC中求出边长SCD，现场依据角度和边长SCD值放设AB直线上的D点(角度和边长可根据实地情况灵活变化)，可做到D点与B点通视。同理，可放设B点与下一折点之间的中线点E，从而在B点设站，测出折点B的水平角，称此法为单三角形解析法。由于2秒级测角精度和(2mm+210-6D)测距精度的全站仪投入使用，足能保证折点的精度(二级导线点的精度)。这种情况适用于山区折点不通视，地形不很复杂，在线路两侧能找到与折点同时通视的第三点。解析法还有另一种情况，称为双三角形解析法，在管线折点A与B之间侧向很难找到一点与A和B通视，在此种情况下，在A与B直线侧向选两点C、D，如图所示C与D、A通视，D与C、B通视，在C和D点设站，施测出角度和距离，在三角形BCD中，依据三角形余弦定理，求出边长SCB再根据三角形正弦定理，求出角度,=-，在三角形ACB中，使用余弦定理求解边长SAB，同理在三角形ACD中求得SAD，进一步求得角度ABD即。现在D点设站，放设中线桩E，与图相似，现场先依据实地情况，先设角度固定，在三角形BED中，利用正弦定理，求得边长SDE，从而放设中线桩E点，同理可放设管线折点B与下一折点之间中线桩，从而在B点设站施测出折点B的水平角。图比图多了两个误差传递环节，由于全站仪本身的精度高，与GPS施测的折点比较近，按误差传播定律计算能确保折点的精度。图 双三角形解析法6 结论在山区地形复杂、植被茂密的情况下，长输气管线折点大部分不通视，依据山区的实际特点，采用GPS、全站仪等仪器搭配进行联合作业，解决在GPS不能施测折点坐标时采用全站仪侧向设站三角法解决折点水平角问题，能充分发挥各种仪器的优点，提高作业效率。利用全站仪采用折点设站极坐标法测设曲线能减少误差传递环节，方便灵活，提高曲线施测速