gps在天然气工程中的应用

GPS（全球定位系统）在天然气管网施工中的应用 郑州燃气工程建设有限公司(450006) 王彦歌 王川兴 赵丽云 GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位与高精度的精密定位。在测量工作方面GPS定位技术在大地测量，工程测量，地籍测量，航空摄影测量和海洋测量等各个领域的应用已甚为普及，但是，GPS（全球定位系统）在河南省天然气行业中应用尚属首例。一、GPS的用途（1）在工程测量方面，应用GPS实时动态定位技术（简称RTK）用于加密测图控制点、管道施工放样和测量大地绝对坐标值。 (2) GPS在公司的实际应用：就公司的施工现状来说，在天然气管网工程施工前，运用GPS将图纸上的管位放到实地很重要；而在施工中，利用GPS测量施工管段的关键点如起点、终点、转折点、阀井位置的大地三维绝对坐标值并在竣工图上做出标注是重中之重；竣工验收时，可以快速、准确查找到管位。（3）GPS的使用为日后郑州市区燃气管道联网后快速、便捷的查找某一管位打下了基础：即使用GPS后，公司可以利用地理信息系统进行图纸电子存储，标注关键点三维坐标制作竣工图等等。二、GPS的技术原理及施工定位技术主要优点GPS的基本定位原理是：利用卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。GPS定位技术相对于经典测量技术的优点：GPS具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点。这些都是全站仪无法做到的（虽然二者都能测量大地绝对坐标）。对比如下：对比因素GPS全站仪定位测量精度定位测量精度高：GPS相对定位精度在50km以内可达10-6mm, 无误差积累，只与已知点精度有关测站间误差为2s，且导线测量有传递误差积累。全天候在任何时间、任何气候条件下，均可以运用GPS进行定位测量，不受天气变化的影响受天气状况的影响严重，雾天，光线暗均无法观测高效率野外测量观测时间短，观测过程和数据处理过程均是高度自动化，当每个流动站与基准站相距在15km以内时，流动站观测时间只需12分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。站间观测时间长，观测过程人工化，数据处理过程自动化，测站间距离通常只有几十米（而且还受过往车辆和行人影响）。室内处理坐标换算简便，室内数据处理比室外数据处理的少坐标换算烦琐，步骤较多，容易出错，计算机需要安装解码器，室内数据处理比室外的多操作简便选点灵活、不需要造标、测站间无需通视，因此可节省大量的造标费用 。由于无需点间通视，点位位置可根据需要可稀可密，使选点工作简便灵活，省去了传统大地网中的传算点、过渡点的测量工作。选点固定、需要造标、测站间必须通视，必须进行传统大地网中的传算点、过渡点的测量工作。沟槽开挖后放线点不存在时卫星导航指示，找管线只需几分钟(引点时间短)。不能再进行测量，如果测区没已知点可能需要几个小时引点（时间长）。测量结果直观度三维坐标，图形实时显示，一目了然通常只有平面坐标，如有差错不易发现三、GPS测量实施的工作程序包括外业和内业两大部分。其中外业工作主要包括选点（即观测站址的选择）、建立观测标志、野外观测作业以及成果质量检核等；内业工作主要包括GPS测量的技术设计、测后数据处理等。具体测量程序如下：1、GPS网的技术设计：对于燃气管网工程，在观测中用两台GPS接收机实施动态定位布设成星形网既可满足工程测量要求。如图示： 星形网2、选点由于GPS测量观测站之间无需相互通视，而且网的图形结构灵活，所以选点工作简便。但由于点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和可靠的保证测量成果精度具有重要意义，所以，在选点时应遵循以下原则：（1） 观测站（即接收天线安置点）应远离大功率的无线电发射台和高压输电线，以避免其周围磁场对GPS卫星信号的干扰。接收机天线与其距离一般不得小于200米；（2） 观测站附近不应有大面积的水域或对电磁波反射（或吸收）强烈的物体，以减弱多路径效应的影响；（3） 观测站应设在易于安置接收设备的地方，且视野开阔。（4） 观测站应选在交通方便的地方，并且便于用其他测量手段联测和扩展；（5） 对于极限较长的GPS网，还应考虑观测站附近具有良好的通讯设施和电力供应，以供观测站之间的联络和设备用电；（6） 点位选定后，均应按规定绘制点位注记，其主要内容应包括点位及点位略图，点位的交通情况以及选点情况等。3、野外观测工作程序如下：GPS网的设计选点 GPS观测计划准备 野外定位观测及记录 数据传输 基线向量解算 质量合格 GPS网平差成果入库、输出打印4、内业处理观测数据（1） 下载观测数据（2） 利用基线解算软件进行解算、平差5、数据后处理 数据后处理就是对测量坐标从新进行批量的参数改正和校正。当出现校正点坐标输入错误或校正过程操作错误以及需对测量点的坐标从新校正时就可以利用控制点坐标库和数据后处理从新求出校正参数并批量处理测量点，从而避免了重新进行野外测量的重复劳动。四、产生效果1、使用GPS前后的经济效益对比（1）使用GPS前的经济效益：规划单位给公司定位放线按6804元/km收费，而且放线不足500米的按3402元/500米收费。公司在2004年完成天然气管网施工及竣工验收57.8km则定位放线费用为38.78万元;公司在2005年完成天然气管网施工及竣工验收63.3km则定位放线费用为42万元;公司在2006年到6月底完成天然气管网施工及竣工验收36.6km则定位放线费用为24.49万元。由此看来公司每年在定位放线方面的支出费用很大，相当于每年都能购置相当不错的一套GPS（1+1）。（2）使用GPS后的经济效益：GPS不但进行管道施工放线和测量关键点的大地绝对坐标值，同时公司还大胆设想，在铺设PE管道的同时，取消示踪线的铺设（因示踪线常常被挖断）而改为用GPS每50米一定位和关键点定位的方法来找寻已铺设的PE管，从而公司将节省定位放线和购置示踪线的一笔费用，经济效益明显。2、GPS产生的社会效果：施工中可以快速测量关键点绝对坐标值；可以方便快捷、省时省力的查找维修管道、维修地点；同时为设计施工图纸前的