GPS在长输管道定位测量中的应用

【摘要】随着GPS技术的快速发展，现在越来越多的GPS技术逐渐应用到了长输管道定位技术中去，在长输管线中也应用GPS技术，不但提高了长输管道的安全性和可靠性，还明显提高了管道施工水平和施工效率。本文主要是针对GPS在长输管道定位技术进行探讨，分析了GPS定位的原理以及GPS定位技术现场应用情况。

【关键词】GPS；长输管道；定位技术；定位原理

1、前言

随着中国管道运输建设的不断进步，在中石油集团公司全面战略调整的大背景下，在构建全国天然气架构网络的情况下，实施“蓝色国土”的可持续发展战略，尤其是结合资源结构调整与社会基础设施的环境下，将迎来新一轮的全面发展。

从当前管线工程的整体特点来看，在管线现场资料的控制中，资料要求多半是控制100至200米的带状形，在GPS技术的融合运用中，对整个管线的平面、纵面结构能形成整体的管理，过程测量的整体技术也能得到全面的发挥。尤其是通过GPS测量技术的运用，能为管道定位、设计管理、施工工艺、竣工图纸测绘以及在管道施工全过程中工程造价、土地征收等多方面提供详实的数据支撑。

GPS定位技术的发展，使得长输管道的工程测量变得容易许多，GPS技术能为整个管道施工工程的技术攻破与改革融入更大的技术因素，尤其是确保管线的精准度、降低整个工程的劳动强度等方面都有很大的效果。

2、GPS的定位原理分析

2.1绝对定位的技术概述

绝对定位是GPS技术的一个重要因素，平时我们也称之为单点定位，通过GPS的绝对定位技术应用，将GPS卫星接收与天线之间的测量距离为基础，形成已知卫星的瞬间坐标，在此基础上形成用户接收天线与对应点的准确定位，形成相应的观测点位置设定。

从GPS绝对定位的实质分析来看，可以通过测量学中空间距离的后方交会模式，形成相应的观测站点，并形成具有相应强大功能的3个独立的观测量，形成以3颗卫星为球心的模式，在整个距离与半径的数学分析上，构建半径球与观测站平面交点的整体性。

当然，在运用过程中，也会受到不同程度的影响，因此，在GPS技术测量过程中，要综合考虑有关数据的运用方式，在实际观测点与卫星之间的距离分析上，尤其是我们熟知的伪距，就是含有卫星钟与接收机同步差的影响，在实际运用中，可以根据观测站的技术模式，进行应用导航电文中有关参数设计的修正模式，形成预先准确的确定点。在整个测量技术的过程中，形成于观测点的坐标求解方程式，具体的运用就是，在1个观测站上，可以更好的求解出4个未知的参数设计，其中，包括有3个点位的坐标分量与1个卫星钟差的参数分析，形成相应的4个同步的伪距观测数量，就是对4颗卫星有更加大的精准测量。

2.2相对定位

相对定位的最基本情况，是用两台GPS接收机，分别安置在基线的两端，并同步观测相同的卫星，以确定基线端点，在协议地球坐标系中的相对位置或基线向量，当用多台接收机安置在若干条基线的端点，通过同步观测GPS卫星，可以确定多条基线向量。

因为在两个或多个观测站同步观测相同卫星的情况下，卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及电离层和对流层的折射误差等，对观测量的影响具有一定的相关性，所以利用这些观测量的不同组合，进行相对定位，便可有效地消除或减弱上述误差的影响，从而提高定位精度。

3、工程应用

自2009年3月西二线东段第31标段设计交桩和线路前期踏勘过程中，我们首次创新性的将高精度GPS定位技术、谷歌地球软件与长输管道施工相结合，实现了管道施工沿线的形象展示、精确定位、实时导航，在线路踏勘、施工便道选取、线路优化、施工方案制定、难点描述等方面发挥了突出作用、使管道施工水平和施工效率有了明显提高。

以往GPS在管道中应用只是设计交桩时桩点的定位与查找，一般误差在10-15米范围内。在西二线东段工程中，我们通过RTK GPS与手持GPS结合，将管道桩点精确位置、设计路由、桩点间长度、施工便道、阀室、三穿、线路施工图、卫星图片、管道壁厚变化、难点段现场照片等信息通过一些程序间的转换，输入卫星地图中（谷歌地球）后，通过可视化的现场勘查和精确的GPS现场导航，对管道施工中前期准备阶段的工作效率提升和施工成本的降低起到了关键作用。与以往相比有以下几个方面的优点：

（1）对管道三穿、困难段的位置及环境实现了可视化对比，对生活点、开工点、项目部的选取提供可视化参考，对施工计划安排、决策和工作面的划分等方面提供了依据。这些工作原来只能人工画一些踏线草图，不精确不形象，对地理环镜很难表述。

（2）根据相关资料的补充，管道沿线所有村庄、乡镇、河流、公路等地理信息名称立即清晰，无需现场咨询。对工农关系的处理起到了辅助作用。

（3）施工便道和上管路的快速确认。通过软件中桩点间长度及上管道路初步规划，加上现场GPS导航，用笔记本电脑在车上就能精确显示车辆的所处位置，距管道距离可直接量取，将所有设备进场路、转场路和上管路的查找确认时间大为缩短。哪条路能上管，上多少管一目了然。

（4）能够对山区施工中管道在实际地形中进行形象的描述，即使没去过现场也能够对现场有一个大体的形象的了解。

GPS定位技术在长输管道施工中的应用，改变了以往抽象、盲目踏线、人工记忆来确定上管路等相关信息的现状，用形象、准确、可视化的卫星图像对施工环境进行明确标识，对陆地长输管道施工的前期踏勘、线路优化、施工便道选择、施工决策等各方面都起到了很大的促进作用，为长输管道施工水平的提升发挥了良好作用。

4、结语

从本文的研究来看，GPS技术在管道定位中有着很大的实际运用效果，在对GPS定位技术与原理综合分析的技术上，能形成强大的测量与控制的关键点，并积累更多的测量经验，对整个管道施工与降低劳动强度、提高施工艺术等有很大的帮之，能形成更大的社会与经济效益。

参考文献

[1]刘大杰，施一民，过静君.全球定位系统（GPS）的原理与数据处理[M].同济大学出版社，1996.

[2]王广运，郭秉义，何海波.高精度李洪涛.差分GPS定位技术与应用[M].电子工业出版社，1998.6.

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