基于非开挖通信工程管线空间轨迹测量技术的研究

曹正贵 重庆信科设计有限公司 401121

基于非开挖通信工程管线空间轨迹测量技术的研究

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本文从空间轨迹测量参数定义、空间轨迹参数测量参数的计算两方面简要介绍了如何对通信工程管线空间轨迹参数进行测量与计算，同时从空间轨迹坐标计算、空间轨迹坐标成图程序编程等方面分析了如何应用非开挖通信工程管线空间轨迹测量技术，以期保证非开挖通信工程的质量。

非开挖通行工程；管线空间轨迹；实际应用

地下管线与人们的生活息息相关，人们的日常活动基本都需依赖其进行。随着经济的增长，大量新管线急需铺设，而原有管线也需定期进行维修以及检测。若施工人员通过开挖土层完成上述工作，对人们的生活会产生极大影响，所以需要应用非开挖技术。而通信工程是目前发展速度最快的工程项目之一，随着用户数量的不断增加，通信工程应当不断完善自身基础设施，也需要铺设大量管线。为了避免与原有管线或是障碍物进行碰触，所以施工人员在应用非开挖技术的同时，还需熟练掌握空间轨迹测量技术，从而保证线路设计具有可行性，确保施工的质量。

1　通信工程管线空间轨迹测量参数与计算

1.1空间轨迹测量参数的定义

施工人员进行非开挖管线的空间轨迹测量工作，事实上是确认轨迹的倾斜角度以及倾向等相关参数，施工人员可使用倾斜角以及方位角两个参数进行轨迹的确认（如图1所示）。根据图中所示，轨迹线OP在水平面之上形成了投影OP’，与此同时， OP也与正北方向形成夹角，为顺时针计量角，也可视为磁方位角。设地球重力场指向方向为OV，建立由正北（ON）以及正东（OE）方向所组成的直角坐标系，则此时轨迹倾斜参数可通过以下两个参数作为参照基准：地磁场以及重力场，从而形成了三维正交重力坐标系以及三维正交磁力坐标系。之后将仪器轴线方向，即OP所指示的方向作为Y轴，并以此设立测量仪器坐标系，之后利用空间坐标旋转的方式确认位移的轨迹倾斜角度参数。

图1.空间轨迹中倾斜角以及方位角

1.2相关参数计算

参数计算一般分为两个步骤，需先进行空间坐标的旋转与转换，之后再利用相关方程进行倾斜角以及旋转角的计算。空间坐标旋转以及转换应按照如下方式计算：

设定O1-X1Y1Z1作为地面坐标系，坐标值设为x1、 y1、 z1。而测量仪器则将O-XYZ设定为坐标系，坐标值设定为x、 y、 z。测量器所处位置在管线当中，所以同管线的空间轨迹保持相同。无论测量仪器位于空间区域任何位置，施工人员都可通过转换坐标寻找倾斜角参数的计算方式。之后将测量仪器所测得的坐标转换为地面坐标系，便可定位测量仪器此时的空间位置。坐标轴转换方式如下：

2　通信工程管线空间轨迹坐标的计算方式

2.1空间轨迹坐标的计算

空间轨迹位置相关参数的计算，事实上便是计算空间轨迹的倾斜角、深度以及方位角等相关参数，并借助算法将空间轨迹转化为三维坐标，即利用（X、 Y、 Z）的形式表现。施工人员在实际施工过程中使用“中心点法”，即设定两个临近测点中的孔段大致为直线，且该孔段之间直线的倾斜角以及方位角同上方以及下方两个测点长度的均值相同，该算法也会随着测量点之间相隔距离的逐渐缩减而与实际空间管线轨迹渐渐相近。

空间值测量点n以及n+1的测量倾斜数据倾斜角以及方位角可分别设定为：，则可得出如下算式：

若是测量点的总体数量值为N，则按照顺序测量各个测点的空间轨迹坐标值如下：

式子当中，n的取值范围如下：n=1、2、3、 ……、 N。

根据所得空间坐标绘制图形，之后利用直观图形进行表示，即利用平面图、侧面图以及轨迹图等进行表示。

2.2空间轨迹坐标成图编程实现

施工人员通过专业程序可形成相应的图像。施工人员将自身所测得的数据依照程序规定的格式放置于指定文件夹当中，之后打开程序，读取数据文件，并且依靠程序对其进行相应的计算以及处理。计算机在完成对数据的处理之后，也会将最终结果按照一定形式保存于特定的文件夹当中。施工人员只需借助计算机将处理完成的数据转化为图像即可。

程序设计人员应保证程序具有以下功能：其一，数据处理：根据施工人员测量所获取的数据，对各个坐标分量值进行求解，并将其按照固定格式存储于计算机当中。要求存储的数据能够直接形成图像。其二，数据成型以及图形绘制。要求该程序能够直接将数据转化为图像，同时具有绘制平面图形以及三维立体图形的功能，不仅如此，还需能够按数据当中的深度值，自动选择图纸应使用的比例。其三，输出数据，程序可以按照规定对数据进行处理，同时也可依照标准形式输出数据。其四，文件相关操作，程序应当具备常见的文件操作功能，如新建、保存以及打印等功能。

程序对数据的处理应按照如下流程进行：第一，对数据进行处理。第二，对输入或是输出的数据进行保存。第三，根据数据形成曲线图。第四，将图形打印为图纸。第五，通过文件操作获得图纸。编程人员需要注意，编程所用语言应选用VB，绘制的图纸不仅包括平面图纸还需绘制三维立体图形，所有有关图纸的属性都应包含于VB的类当中。如图纸的类型、颜色、规格等。

3　结束语

通信技术的不断发展使得通信工程基础设施也需要不断升级与完善，而管线铺设的质量直接关系到通信工程施工质量，施工人员必须确保管线铺设工程不会对人们生活造成影响，也不会破坏原有管道。为此，施工人员需熟练掌握非开挖管道铺设技术，同时也需掌握管线空间轨迹测量技术，以提升自身施工水平，保证通信工程的质量。

［1］孙涛.非开挖通信工程管线空间轨迹测量技术［J］.电子测量技术，2012，04：58-61.

［2］王鹏，陈忠义.非开挖铺设地下管线施工技术与设备［J］.地质装备，2012，01：7-11.

［3］任凤鸣，朱艳峰，刘春洋.非开挖技术在城市管道工程中的应用［J］.广东工业大学学报，2013，02：60-64.

曹正贵（1980.03-），男，工程师、注册咨询工程师、在读工程硕士，研究方向：工程测量技术的应用研究及工程测量新技术发展研究。