综合管线数据采集应用

【摘 要】本文就如何保证综合管线数据采集的全面性、准确性,提出了几种综合的方法,分析了数据成果的应用方向,重点讲述了应用新技术在复杂情况下管线数据采集的方法,可为综合管线管理提供经精准的数据基础.

【关 键 词 】综合管线;CORS;三维激光扫描;数据融合

0 引言

管线作为城市基础设施的重要组成部分,关系到国家战略安全,是为城市经济活动和人民生活输送“营养”的“血管”.随着国家经济快速发展,工业、农业、居民生活对资源的依赖程度和需求量急剧上升,给水、排水、供热、供气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程等各类综合管线系统的规模迅速扩大[1].进行综合管线系统普查、建立数据库和管理系统,实现管线布设的科学设计、现代化监测控制、各类管网的综合管理,是“数字城市” 建设的重要组成部分和构建“智慧城市”的基础,对推进中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化建设具有重要意义.

1.管线数据采集

管线数据采集的主要工作有:控制测量、管线测绘、管线线路带状地形图测绘、管线纵断面图测绘、站场测绘、细节精细测绘等,图件比例尺可根据具体需求进行选择.

1.1 控制测量

控制测量开始前需广泛收集已有图件资料.管线两侧现有的国家高等级控制点、C级GPS控制点成果、三等水准成果等精度满足要求的已有数据资料,作为参数求解、坐标检校的基础和依据.

各省GPS连续运行站(即CORS 系统)逐步实现了网络信号全覆盖,由于该系统可以连续不断地根据各基准站所采集的实时观测数据在区域内进行整体解算,可自动生成对应于流动站点位的虚拟参考站(包括基准站坐标和GPS观测值信息)并通过现有的数据通信网络和无线数据播发网,向用户提供码相位/载波相位差分修正信息,以便实时解算出流动站的精确点位,能够实时的提供厘米级的三维定位结果,从而解决了以前GPS-RTK作业受传输距离、通视条件等因素的制约,增大了作业半径,能大幅提高管线测绘的作业效率和测点精度[2].

1.2 全程管线测绘

管线测绘过程中管线点的设置和管线探测的精度至关重要.

管线点在有特征点的地区,一般选择在管线特征点在地面的投影位置上,如起伏较大的坎上、坎下、公路、河流、铁路、弯头等特殊位置;在有占压情况的建筑物对占压的边界两端设置管线点;在平坦地区、厂区及居民地无占压情况、管线拐弯处等,需根据实际情况按照技术要求进行设置.管线点的编号由管线名称加管线点序号组成,在整个测区内应是唯一的.

开始管线探查前,对选用的仪器在不同物理场条件(陆地、水中、泥中三种条件)和有代表性的路段(不同管线与埋深情况下)进行方法试验,确定管线探测仪和探地雷达各种方法的有效性及精度,选择最佳的工作方法、合适的工作频率、最佳收发距,并确定仪器和方法测深的修正方法和修正系数.探测好管线位置后在实地设置标记,在管线探测成果表上记录点号、点位属性、埋深等相关数据,并在标记上标注上点号和埋深数据,方便管线点测量组迅速找到点位进行测量.管线点坐标测定时,要对管线埋深、附属物、连接关系等管线点信息进行详细记录,填入“管线细部点探测成果表”,并在管线点连线草图上加以标绘,形成管线探测的原始资料.每次工作间断复工时,均应对以前的探测点进行检查,检查的重合点个数在3个以上,并形成电子版的外业测量数据检查表.

1.3 带状地形图测绘

按照项目任务书要求的比例尺和精度要求对管线中心两侧一定宽度内的地形图进行测绘,并将管线占压情况标注在地形图上.可以对符合精度要求的已有地形图进行修补测;如果没有图件资料,可采用GPS-RTK和全站仪极坐标测量两种方式进行全野外数据采集,对地物、地貌进行分类顺序施测,并按图式符号绘制草图.每天应及时对照草图检查所采集的数据,确保数据准确性.


1.4 管线纵断面测量

管线纵断面点的取舍以能够合理表达管线埋深的变化及地形变化为原则,局部高差较小的沟坎或者密集的坎处予以综合取舍;复杂地段及管线中线通过小河流、水塘、冲沟、道路、管线等线状地物时断面点应该进行加密测量,合理准确地表达管线所经区域地形、地貌变化;断面点应以探测仪准确探测点为观测目标进行测量,同时还要对管线的分支、交叉点、弯头、弯管、截断阀室、岸(河)边阀室、分输室等附属物的三维坐标进行采集.

1.5 站场测量

图根控制测量可以在CORS系统下利用网络RTK的方式进行施测,每个站址应至少设置4个以上控制点的且两两通视;为详尽的表示站址内部及其周围的相关地物,并准确标注管线进出站的转点,站址地形图测绘一般采用1:500比例尺,使用全站仪按照全野外数字化测图方法测绘.

1.6 细节精细测绘

可以根据需要,利用三维激光扫描技术对场站内设备复杂、管线密集的阀室等重要设施和关键环节进行扫描,获取建筑、管线、设备的三维点云数据,建立场站模型[3].

由于激光没有穿透性,所以要获取建筑物的立体点云数据就需要多处设站,设站前需绘制测站草图记录本站位置及与建筑物之间的相对关系以及标靶设置位置[4];因为测区内建筑物较多且有大量绿化植被,存在相互之间遮挡的问题,所以在设站的时候要尽量的使扫描的主要目标处于本站的最佳扫描范围内,建筑物附近遮挡严重的情况下增加设站数量来保证获取到完整的点云数据;两站之间的距离要控制在不超过40m,以确保点云数据的密度;两站之间对同一主要扫描目标需要有15%的重叠区域,以保证在利用标靶拼接不成功时可以利用共同点进行拼接.

三维激光扫描仪一般提供多种扫描参数选择,可以分别设置视场、分辨率和拍照控制.根据每站的扫描目标选择全景扫描或者快速扫描模式,正常情况都采用全景扫描模式,如果需扫描比较集中且其他位置无需扫描可选择快速扫描模式,设定起始角度和结束角度以缩短扫描时间和数据量以提高工作效率.

2.数据应用

综合管线测绘由于采集方法较多,所以形成的数据成果也十分多样,但也各有用途,一般以下几种:

2.1 管线地形图

该成果包括管道线路图和管线带状地形图,管道管理工作者可利用该成果直观的了解管线的整体走势和管线周边的地形、地貌,便于掌握管线的具体位置和周边情况.

2.2 纵断面图

管线纵断面图是根据管线测绘成果,利用管线探测仪所形成的单段管线的具体情况图,包括管线的材质,埋深,管径等详细信息,通过该成果可详细的掌握每段管线的具体情况.

2.3 站场平面图

该成果是通过对站场的平面测绘所形成的地形图成果,能直观的展现站场的规模和战场内的分布情况,例如站场内办公区、工业区位置等信息都可在站场平面图上一目了然.

2.4 三维模型

该成果通过对站场每个细节进行三维点云扫描,利用三维点云数据三维建模而形成的.能够三维立体化的展现站场的每个细节,还能够基于该成果进行站场改造方案的三维可视化展现,可有效的验证改造方案和避免施工浪费.

3.结论

全程管线测绘、带状地形图测绘、管线纵断面测绘、站场测绘所形成的数据成果均为二维数据,能够宏观的展示综合管线的规模,便于整体管理和规划.然而细节精细测绘所形成的数据成果为三维数据,能够细致的表现每个站场内部的详细信息,便于精细化管理和控制.所以,将综合管线测绘所采集的多源异构数据进行完美融合是十分必要的,可进一步提高管线管理工作的效率和精细度.

【参考文献】

[1]孙敏,郭树勋,马俊.浅谈城市地下管线探测方法[J].长春工程学院学报:自然科学版,2011(2):11-13.

[2]任小冲,周天知,陈婷婷,等.连续运行卫星定位服务系统(CORS)初探[J].全球定位系统,2009(6):69-72.

[3]白立飞,于广婷.三维激光扫描技术在青岛市房地产开发中的应用[J].山东国土资源,2011(3):41-43.

[4]白立飞,潘宝玉,张兰.三维激光扫描技术在数字矿山领域的应用[J].测绘科学,2013(5):178-179.

[责任编辑:刘帅]

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