做和GPS技术在京汉大道供水管道工程中的应用

GPS技术在京汉大道供水管道工程中的应用

1 工程概况

京汉大道输水管道工程是武汉自来水公司最大口径、最长距离的钢管工程。起于宗关水厂，终于黄浦路，贯穿硚口区、江汉区、江岸区，是汉口地区供水系统的主动脉，沿沿河大道和原京汉大道和原京广铁路铺设，全长10.728km,其中DN2000mm管道2.208km、DN1800mm管道2.7km、DN1200mm管道1.29km。工程于1997年8月28日开工，1999年11月30日竣工。在施工过程中，武汉市自来水公司管管理部勘测队运用GPS等测量技术进行沉降观测，竣工测量，及时地配合施工部门解决了施工中出现的难题。

过去，大型管道阀门竣工图是以管周围建筑物，譬如电线杆等为参照物，用米尺量出阀门的相对位置。这种方法虽然简单、方便，但当现场地物地貌发生大的变化时，就会造成阀门、管道埋失的问题，势必严重影响管供水的安全性。特别是京汉大道这种新敷设的大型（1）发展基础输水干管，在周边的建筑物又未按规划形成的情况下，沿途建筑物变化较大，按原始方法收集竣工资料确定相对位置的方法，已不能满足日新月异的市政建设需要。因此在工程施工的初始阶段，武汉水司勘测队及时采用动态GPS、全站仪等设备进行实地跟踪勘测，使现场收集的第一手资料的准确性和可靠性大大提高。

2 运用GPS对管道及附属设施进行坐标定位

阀门的GPS定位测量克服了常规测量手段的许多不足，相对来说具有快速、全天候、测站之间不需通视、节省时间、人力、物力、等优点。在阀门GPS定位完毕，而现场地貌改变后，就可以根据已测行的GPS坐标数据，利用测量仪器，将埋失的阀门定出位置，以实现阀门及管管理的后继性和延续性。

GPS与常规测量手段相比有其独特特点：（1）可以实现全球全天候连续测量定位；（2）定位精度高，功能强；（3）抗干扰能力强，保密性好；（4）自动化程度高，操作简便；（5）经济效益高。由于观测不需批量化生产到自动化生产设备等在内的多个高端科研成果和专利要通视，因此不需要建立瞻标，这样可以大大减少测量观测时间和经费，比常规控制测量可以减少一半经费，效率可以提高数倍。

在勘测过程当中分别应用了静态GPS测量和动态GPS测量。静态GPS测量就是在接收过程中天线处于运动状态。

2.1 静态GPS控制点测量

（1）进行GPS测量的形设计。根据《武汉市供水管GPS控制施测技术设计》的要求以及外业踏勘调查资料，遵照“立足需要，保证精度，便于施测，利用发展”的原则进行布。

（2）进行外业GPS测量。实施外业测量时，所设的GPS点应位于较开阔的地方，附近无高大建筑物、高压线、无线电发射台及大型接收天线等影响或屏蔽卫星信号的物体。

（3）事后数据处理。测量完毕后，要将数据传输到电子计算机中，应用相应的数据处理软件进行处理，经过基线解算和点平差得出控制点的三维坐标数据。

（4）成果整理。数据处理完毕后，绘制京汉大道沿线GPS控制点图，以利于以后的导线控制点加密。并将所有控制点输入到数据库中，形成控制点坐由表3可以看出标数据库管理系统，以利于数据的管理和查找。

2.2 动态GPS控制点测量

动态GPS系统分为基准站和流动站两个部分，基准站架设在一个固定的GPS控制点上，将天线接收到的卫星信号以数据链的形式由电台发射出去，发射的频率基本是与天线接收卫星的频率相同；在进行动态测量的过程中，流动站是以运动的状态在各勘测点位上移动，流动站在待测点位上同时接收卫星信号和基准站发出的数据链，进行实时数据解算，实时得出当地待测点三维坐标数据。

静态GPS在技术上有其局限性。当被锁定的卫星少于4颗时，就不能正常工作；卫星数低于5颗时，定位精度会受到影响，等待时间也很长。而动态GPS(GG-RTK)是将美国GPS和俄罗斯GLONASS两种卫星系统联合起来使用，增加了接收卫星的数目，精度可以到厘米级，能满足供水管定位的要求。在京汉大道工程竣工测量中，对管阀门、伸缩器、管道进出点、上翻下翻、管顶、三通、测流测压孔井、排气排泥阀及正交电信、电缆等进行控制，实测GPS点250个，主干管阀门的方头为对中点，对阀门口径、安装单位、日期、开启方向、重要部件材质以及位置简图，进行一点一控制卡，并标注编号，绘制在1/500管基本图上，所以这1点你1定要记住数据输入微机，对其他控制点也相应制成专门的坐标表，为运用GPS技术实现管管理自动化提供基本数据。一旦京汉大道出现如地震、地形地貌变化较大等引起管和阀门埋失时，可采用极坐标法和直角坐标法进行节点放样，使被埋阀门、管和附属构筑物再现。

3 利用常规仪器进行竣工测量

如果管道施工位于较狭窄的小巷中，或在较强电磁波干扰的地方，GPS接收的卫星信号就会被阻挡或被削弱，造成GPS接收机的定位效果和可靠性受到影响，就不能利用它直接对管道或其附属设备进行测量，需要将GPS控制点测设在管道附近较开阔和较稳固的地方，作为导线引点，再利用常规的测量仪器进行管道的竣工测量。

3.1 全站仪平面定位

我们利用全站仪既能精确测距又能测角的功能,根据导线测量及几何的原理即可求出待测的阀门坐标。

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