一種地下管線要素的快捷測(cè)量?jī)x器與技術(shù)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地下管線要素的快捷測(cè)量?jī)x器及技術(shù)方法。該發(fā)明是將MIMI超站儀的測(cè)距和測(cè)角功能與GPS天線頭的定位功能結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了待測(cè)點(diǎn)的準(zhǔn)確定位；針對(duì)能夠人為到達(dá)管線、不能人為到達(dá)管線和地下人為不能到達(dá)的管線多通連接處三種情況，分別利用單井定向、無(wú)定向?qū)Ь€測(cè)量和支導(dǎo)線測(cè)量方法來(lái)測(cè)定地下管線要素，實(shí)現(xiàn)了地下管線要素的測(cè)定和管線走向的確定等。
【專利說明】
一種地下管線要素的快捷測(cè)量?jī)x器與技術(shù)方法 一、
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種地下管線的測(cè)量技術(shù)，特別是一種地下管線要素的快捷測(cè)量?jī)x器 及技術(shù)方法。 二、 技術(shù)背景
[0002] 地下管線測(cè)量工作包括新建地下管線的施工測(cè)量(規(guī)劃放線）、新埋設(shè)管線的竣工 測(cè)量和已有管線探查測(cè)量等，而地下管線主要分為電力管線、電信管線、給水管線、燃?xì)夤?線、污水管線、工業(yè)管線等不同類型，不同的地下管線因埋設(shè)深度、管線走向等因素的不同， 地下管線的測(cè)定方法也不盡相同。到目前為止，傳統(tǒng)的地下管線測(cè)量方法主要分為可以人 為到達(dá)的管線和不能人為到達(dá)的管線兩種，可以人為到達(dá)的地下管線主要還是利用全站儀 等傳統(tǒng)的測(cè)繪測(cè)量?jī)x器完成，而人為不能到達(dá)的管線之前不能測(cè)定，現(xiàn)在多采用探地雷達(dá) 來(lái)測(cè)定管線的走向等。
[0003] 雖然現(xiàn)在在地下管線測(cè)量中都有較好的測(cè)定儀器和技術(shù)方法，但都或多或少地存 在著一定的不足和弊端。用傳統(tǒng)的全站儀等測(cè)定地下管線的方法，雖然精確度很高，但儀器 笨重，不方便儀器架設(shè)和換站測(cè)量。而探地雷達(dá)測(cè)定地下管線的技術(shù)雖然技術(shù)先進(jìn)，但費(fèi)用 昂貴，費(fèi)用較高，不是一般管線測(cè)量能夠使用得起的。雖說現(xiàn)存地下管線測(cè)量方法能夠解決 管線測(cè)定問題，但這些測(cè)定技術(shù)和方法存在著明顯的缺陷，這就為現(xiàn)在地下管轄測(cè)量帶來(lái) 了 一定的麻煩和不便。 三、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有地下管線測(cè)量的不足和局限性，很好地解決地下管線的測(cè)量問題， 針對(duì)不同地下管線的不同情況，本發(fā)明的目的就是提供一種地下管線要素的快捷測(cè)量?jī)x器 及技術(shù)方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種地下管線要素的快捷測(cè)量?jī)x器，其特征是：一定長(zhǎng)為L(zhǎng)的剛性直桿，兩端點(diǎn)各 安置一個(gè)GPS天線頭，能夠測(cè)定桿兩端點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值;桿的中間位置固定安置一個(gè)能發(fā)射 激光對(duì)點(diǎn)且能夠測(cè)距的MINI超站儀，其中，MINI超站儀垂直向下安置，且桿的中心位置和儀 器中心均經(jīng)過檢校；固定直桿的為一自制三腳架，其中，三腳架與上部?jī)x器連接處留出放置 MINI超站儀的空間，并能固定和鎖死上部?jī)x器。
[0007] -種地下管線要素的快捷測(cè)量?jī)x器的測(cè)量方法，其特征是:針對(duì)地下管線不能人 為到達(dá)的情況，用上述快捷測(cè)量設(shè)備間接地測(cè)定出井蓋下地下管線明顯標(biāo)志點(diǎn)的實(shí)際坐 標(biāo)值;針對(duì)能夠人為到達(dá)的地下管線，只需利用MINI超站儀測(cè)量，根據(jù)無(wú)定向?qū)Ь€測(cè)量方法 就能確定出地下管線各個(gè)待觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值;針對(duì)地下管線不通視的多通連接處，需 要利用MINI超站儀，根據(jù)支導(dǎo)線測(cè)量方法，確定出管線多通連接處的特征點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)而利用 測(cè)得的特征點(diǎn)坐標(biāo)確定出地下管線走向等要素信息。
[0008] 本項(xiàng)發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0009]①對(duì)于不能人為到達(dá)的管線，可以在地上就能完成地下管線的測(cè)定，不用人為下 井，節(jié)省了大量的人力、物力；
[0010]②相比傳統(tǒng)的地下管線測(cè)定方法，該設(shè)備小巧輕便，測(cè)量靈活，且費(fèi)用較低，有很 好的可推廣性；
[0011] ③該地下管線測(cè)量設(shè)備使用方法簡(jiǎn)便，不需嚴(yán)格的測(cè)繪基礎(chǔ)，而測(cè)量精度也較高， 完全能滿足地下管線測(cè)量的要求。 四、
【附圖說明】：
[0012] 下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0013] 圖1為地下管線快捷測(cè)量?jī)x器設(shè)備的組成示意圖；
[0014] 其中，AhA2為GPS接收天線頭，B為剛性直桿，C為桿和MINI超站儀的連接扣，D為配 套三腳架，E為MINI超站儀；
[0015] 圖2為不能為人到達(dá)處的地下管線測(cè)定原理示意圖；
[0016]其中，M代表地下管線測(cè)量設(shè)備，為儀器中心位置，0為地下管線明顯標(biāo)志點(diǎn)； [0017]圖3為能夠人為到達(dá)處的地下管線無(wú)定向?qū)Ь€測(cè)量原理示意圖；
[0018] 其中，Pi、P2為地上井蓋中心位置，P/、P/為對(duì)應(yīng)的地下管線處的明顯標(biāo)志點(diǎn)，1~ η為中間觀測(cè)點(diǎn)；
[0019]圖4為在地下管線多通連接處利用支導(dǎo)線測(cè)量的原理示意圖；
[0020]其中，K為測(cè)定的地下管線明顯標(biāo)志點(diǎn)，ai(i = l，2,3,4)為多通連接處的標(biāo)志點(diǎn)。 五、
【具體實(shí)施方式】：
[0021 ]利用該地下管線快捷測(cè)量?jī)x器和測(cè)量技術(shù)方法來(lái)測(cè)定地下管線，在理論思路和實(shí) 際應(yīng)用中都有了較大的改進(jìn)和創(chuàng)新，具體測(cè)量方法是：
[0022] 1)針對(duì)不能人為到達(dá)的地下管線，采用如圖2所示的單井定向方法;先打開地下管 線的地表井蓋，然后將如圖1所示的儀器設(shè)備安置在井蓋上方；
[0023] 2)打開儀器，利用兩個(gè)GPS天線頭分別獲取直桿兩端點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)（X1 ,Y1^1)、 (x2, Y2，z2)，然后，利用數(shù)學(xué)模型（
長(zhǎng)得MINI超站儀儀器中心的坐標(biāo)，
其中，（x，y，z)為儀器中心的幽*ΚΛΧ_ΔΥ，ΔΖ)為儀器檢校的中心位移偏差；
[0024] 3)利用數(shù)學(xué)模型 U導(dǎo)地下管線標(biāo)志點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值(Χ，Υ，Ζ)，其中，H 為MINI超站儀測(cè)得的井深值，進(jìn)而根據(jù)求得的各個(gè)地下管線標(biāo)志點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值，確定出 地下管線的走向等要素信息；
[0025] 4)針對(duì)地下管線能夠人為到達(dá)且相互連通的情況，利用MINI超站儀，根據(jù)圖3所示 的無(wú)定向?qū)驕y(cè)量原理，首先，利用全站儀或RTK測(cè)出兩個(gè)連通地下管線的井蓋中心位置 P!、P2的實(shí)際坐標(biāo)值(X，Y，Z)，用MINI超站儀測(cè)定出井蓋中心到地下管線明顯標(biāo)志點(diǎn)的深度 H，進(jìn)而得到地下管線標(biāo)志點(diǎn)P/、P/的實(shí)際坐標(biāo)值;其次，測(cè)量人員進(jìn)入井下，以測(cè)定的標(biāo)志 點(diǎn)卩/為測(cè)站點(diǎn)，用MINI超站儀測(cè)得P/到下一觀測(cè)點(diǎn)1的傾角β、方位角Ct 1和距離L1，重復(fù)步 Z
驟，直至測(cè)到觀測(cè)點(diǎn)P/ ;然后，利用數(shù)學(xué)模型（ e依次求得各個(gè)中間觀 測(cè)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，其中，（Χ〇，Υ〇，Ζ〇)為測(cè)站點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，h為儀器高;最后，利用無(wú)定向?qū)Ь€ 測(cè)量平差原理，平差求得各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值(X，Y，Z)，進(jìn)而確定出地下管線走向及標(biāo) 志點(diǎn)坐標(biāo)等管線要素信息；
[0026] 5)針對(duì)地下管線能夠人為到達(dá)的多通管線處，根據(jù)如圖4所示的地下管線支導(dǎo)線 測(cè)量原理示意圖，首先利用無(wú)定向?qū)Ь€測(cè)量法測(cè)定明顯觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值;然后，以測(cè)得觀測(cè) 點(diǎn)為設(shè)站點(diǎn)，利用支導(dǎo)線測(cè)量方法，分別測(cè)定出地下管線多通連接處不同線路的導(dǎo)線點(diǎn)坐 標(biāo);最后，根據(jù)多通線路的坐標(biāo)值，確定出地下管線多通連接處的管線走向等要素信息。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種地下管線要素的快捷測(cè)量?jī)x器，其特征是：一定長(zhǎng)為L(zhǎng)的剛性直桿，兩端點(diǎn)各安 置一個(gè)GPS天線頭，桿的中間位置固定安置一個(gè)能發(fā)射激光對(duì)點(diǎn)且能夠測(cè)距的MINI超站儀， 其中，MINI超站儀垂直向下安置，且桿的中心位置和儀器中心均經(jīng)過檢校;固定直桿的為一 自制三腳架，其中，三腳架與上部?jī)x器連接處留出放置MINI超站儀的空間，并能固定和鎖死 上部?jī)x器。2. 依據(jù)權(quán)利要求1 一種地下管線要素的快捷測(cè)量?jī)x器的測(cè)量方法，其特征是:針對(duì)地下 管線不能人為到達(dá)的情況，首先要在地下管線井蓋的地表處安置儀器，其中，井蓋打開，且 MINI超站儀的激光可以打到地下管線的明顯標(biāo)志點(diǎn)；其次，利用兩個(gè)GPS天線頭分別獲取直 桿兩端點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)(?, Y1Ah(HZ2);然后，利用數(shù)學(xué)模型 長(zhǎng) ( 得MINI超站儀儀器中心的坐標(biāo)，其中，（x，y，z)為儀器中心的坐標(biāo)，（ΔΧ，ΔΥ，ΔΖ)為儀器檢 校的中心位移偏差;最后，利用數(shù)學(xué)模？長(zhǎng)得地下管線標(biāo)志點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值(X， Υ，Ζ)，其中，H為MINI超站儀測(cè)得的井深值;進(jìn)而根據(jù)求得的各個(gè)地下管線標(biāo)志點(diǎn)的實(shí)際坐 標(biāo)值，確定出地下管線的走向等要素信息。3. 依據(jù)權(quán)利要求1 一種地下管線要素的快捷測(cè)量?jī)x器的測(cè)量方法，其特征是:針對(duì)地下 管線能夠人為到達(dá)且相互連通的情況，只需利用MINI超站儀就能測(cè)定地下管線的相關(guān)要 素;首先，利用全站儀或RTK測(cè)出兩個(gè)連通地下管線的井蓋中心位置P^P 2的實(shí)際坐標(biāo)值(X， Y，Z)，用MINI超站儀測(cè)定出井蓋中心到地下管線明顯標(biāo)志點(diǎn)的深度H，進(jìn)而得到地下管線標(biāo) 志點(diǎn)P1W的實(shí)際坐標(biāo)值;其次，測(cè)量人員進(jìn)入井下，以測(cè)定的標(biāo)志點(diǎn)P/為測(cè)站點(diǎn)，用MINI 超站儀測(cè)得P/到下一觀測(cè)點(diǎn)1的傾角β、方位角αι和距離L1，重復(fù)步驟，直至測(cè)到觀測(cè)點(diǎn)P/ ; 然后，利用數(shù)學(xué)模？依次求得各個(gè)中間觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，其中， (Χ〇，Υο，Ζ〇)為測(cè)站點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，h為儀器高；最后，利用無(wú)定向?qū)Ь€測(cè)量平差原理，平差求 得各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值(X，Y，Z)，進(jìn)而確定出地下管線走向及標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)等管線要素 信息。4. 依據(jù)權(quán)利要求1 一種地下管線要素的快捷測(cè)量?jī)x器的測(cè)量方法，其特征是:針對(duì)地下 管線能夠人為到達(dá)的多通管線處，首先，利用無(wú)定向?qū)Ь€測(cè)量法測(cè)定明顯觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值； 然后，以測(cè)得觀測(cè)點(diǎn)為設(shè)站點(diǎn)，利用支導(dǎo)線測(cè)量方法，分別測(cè)定出地下管線多通連接處不同 線路的導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo);最后，根據(jù)多通線路的坐標(biāo)值，確定出地下管線多通連接處的管線走向 等要素信息。
【文檔編號(hào)】G01C15/00GK105890579SQ201610172411
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】馮仲科, 劉金成, 邱梓軒
【申請(qǐng)人】北京林業(yè)大學(xué)