前言
中华人民共和国国家标准
油气输送管道工程测量规范
Code of survey for oil and gas transportation pipeline engineering
GB/T 50539-2017
发布日期:2017年07月31日
实施日期:2018年04月01日
发布部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
1635号
住房城乡建设部关于发布国家标准《油气输送管道工程测量规范》的公告
现批准《油气输送管道工程测量规范》为国家标准,编号为GB/T 50539-2017,自2018年4月1日起实施。原国家标准《油气输送管道工程测量规范》GB/T 50539-2009同时废止。
本规范在住房城乡建设部门户网站(www.mohurd.gov.cn)公开,并由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2017年7月31日
前言
本规范是根据住房城乡建设部《关于印发(2015年工程建设标准规范制订、修订计划>的通知》(建标〔2014〕189号)的要求,由中国石油工程建设有限公司西南分公司会同参编单位组成修订组,对原国家标准《油气输送管道工程测量规范》GB/T 50539-2009进行全面修订而成。
修订过程中,修订组经过调研,广泛征求了意见,总结了近年来国内外工程的实践经验,吸收了有关科研和技术发展的成果,参考了国内外有关标准,经多次讨论,反复修改,先后形成了初稿、征求意见稿、送审稿,最后经审查定稿。
修订后,本规范共分12章,主要技术内容包括:总则、术语、基本规定、平面控制测量、高程控制测量、地形测量、线路测量、穿(跨)越测量、隧道测量、站址测量、卫星遥感测量和航空摄影测量。
修订新增、调整及删去的主要内容包括:
1.第2章新增全球导航卫星系统、GNSS静态定位、GNSS拟合高程、平纵图等术语,删去数字栅格地图、数字线划图、数字高程模型、数字正射影像图术语。
2.第3章新增可行性研究阶段的测量工作及成果,将原各阶段的工作及成果分别合并为一节,并调整相关技术内容。
3.将原第4章分为平面控制测量和高程控制测量,分别成为目前的第4章和第5章,并调整平面控制测量和高程控制测量的等级划分和适用范围。
4.删去了原第5章图根控制测量的内容,将原第5章线路带状地形图测量的内容纳入到目前的第7章线路测量中,并将原第5章进行修改后成为目前的第6章。
5.将原第6章调整为目前的第7章,新增线路配套工程测量的内容。
6.将原第7章调整为目前的第8章,原第8章调整为目前的第9章,原第9章调整为目前的第10章,并根据目前第4章、第5章、第6章的相关内容进行综合修改。
7.将原第10章的内容分别纳入目前的第4章、第5章和第6章,并在新章节中增加网络RTK测量、GNSS RTK平面及高程控制测量等内容。
8.第11章新增1: 5000、1:10000比例尺影像图的内容。
9.第12章新增无人飞行器低空航空摄影测量、机载激光雷达测量的要求;将航空摄影测量地形图精度要求调整为与地形测量一致;删去水系、植被、境界等各要素调绘的内容。
本规范由住房城乡建设部负责管理,由石油工程建设专业标准化委员会负责日常管理,由中国石油工程建设有限公司西南分公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见和建议,请寄送中国石油工程建设有限公司西南分公司(地址:成都市高新区天府三街升华路6号,邮政编码:610041)。
本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:
主编单位:中国石油工程建设有限公司西南分公司
参编单位:中国石油管道局工程有限公司设计分公司 大庆油田工程有限公司 中油辽河工程有限公司
主要起草人:万仕平 宋代诗雨 郭成华 秦兴述 肖德仁 吕继书 王福东 张允亭 马晓元 陈瑞良 李束为 李相斌 傅贺平 张建国 杜毅 韩江 刘丽 王创立 罗沅 杨洋 徐国杰 李玮 陈西 杨胜 王晴生 何波 杨汝芬 王 栋
主要审查人:何军 郭铁民 张金良 牛根良 于哲 张彪 刘昌霖 史耀民 王峰 周兴泽 李鑫 王小林
1总则
1 总 则
1.0.1 为了统一油气输送管道建设巾工程测量的技术要求,做到技术先进、经济合理、安全适用,为工程建设提供准确的测绘资料,制定本规范。
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1.0.1本条明确了本规范制定的目的。本规范编制中以国家的技术经济政策为依据,总结和采纳了我国油气输送管道工程在勘测、设计、施工、生产管理等方面多年的经验,以及实践证明确实可行的国内外的新技术。
本规范的编制参考了国内外有关规范,并进行分析对比,提出了符合国情和实际的条款。
本规范的贯彻将起到促进、统一、提高我国油气输送管道工程测量技术水平的作用。
1.0.2 本规范适用于陆上油气输送管道工程设计阶段的测量,不适用于城市油气输送管网的测量。
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1.0.2本条明确了本规范的适用范围,着重于油气输送管道工程设计阶段的测绘工作,城市油气输送管网的测绘工作可参照执行城市测量相关规范,施工、生产(运营)阶段以及其他介质输送管道的测绘工作可参照执行。具体适用范围参见图1、图2。

图1本规范对输油管道的适用范围

图2本规范对输气管道的适用范围
1.0.3 本规范以中误差作为衡量测绘精度的标准,二倍中误差作为极限误差。
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1.0.3本规范条文中的中误差、闭合差、限差及较差,除特别标明外,通常省略正负号表示。根据偶然中误差出现的规律,以二倍中误差作为极限误差时,其误差出现的或然率不大于5%,这样规定是合理的。
1.0.4 各类测绘仪器和设备应及时检查校正,加强维护保养,按规定进行检定。
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1.0.4对测绘仪器和设备,根据作业实践,只有做到及时检查校正,加强维护保养,定期检修,才能保证它们经常处于良好状态,不致影响作业,延误工期,保证测绘产品质量。
1.0.5 油气输送管道工程测量在采用新技术和新方法时,成果应符合本规范的规定。
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1.0.5现在测量方面的新技术、新设备、新方法很多,而规范制定工作往往滞后。本条鼓励在符合规范规定的精度情况下积极采用高新技术和先进方法,以提高管道工程测量技术水平。
1.0.6 油气输送管道工程测量中所采用的测量成果资料应进行检核。
1.0.7 油气输送管道工程测量除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语
2 术 语
2.0.1 全球导航卫星系统 global navigation satellite system(GNSS)
利用卫星信号实现全球导航定位的系统。
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2.0.1全球导航卫星系统包含了美国的GPS系统、欧盟的GALILEO系统、俄罗斯的GLONASS系统和中国的BDS系统等目前全球范围内可实现卫星定位测量的系统。
2.0.2 GNSS静态定位 GNSS static positioning
通过在多个测站上进行同步观测,确定测站之间相对位置的GNSS定位测量。
2.0.3 GNSS实时动态相对定位 GNSS real time kinematic relative positioning(GNSS RTK)
利用全球导航卫星系统,根据载波相位差分原理,通过无线电通信技术将基准站差分数据传输给流动站卫星定位接收机,经过解算,确定流动站卫星定位接收机天线实时移动轨迹的相对定位,简称GNSS RTK测量。
2.0.4 2″级仪器 2″classlnstrument
一测回水平方向中误差为2″的测角仪器,包括全站仪、电子经纬仪、光学经纬仪。
2.0.5 10mm级仪器 10mm class instrument
当测距长度为1km时,测距的标称精度为10mm的仪器,包括测距仪、全站仪。
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2.0.4、2.0.5这两条是关于测角、测距仪器的分级与命名。现行国家标准《工程测量规范》GB50026对测角、测距仪器的分级与命名做了规定,是比较科学的,本规范予以采用。6″级仪器与2″级仪器的定义方法类似。
2.0.6 GNSS拟合高程 GNSS fitting height
采用全球导航卫星系统静态观测技术和相关数学模型确定的地面点高程。
2.0.7 GNSS RTK高程 GNSS RTK height
采用GNSS RTK技术确定的地面点高程。
2.0.8 数字地形图 digital topographic map
按一定的数据组织形式表达地形要素的地理信息数据集。
2.0.9 中线 center line
油气输送管道设计中所定出的管道中心线。
2.0.10 线路带状地形图 route strip topographic map
沿油气输送管道线路两侧一定范围内反映地形地貌的专用地形图。
2.0.11 平纵图 topographic-profile map
集成数字线划图或数字正射影像图、纵断面图于一体的测绘图件。
2.0.12 定位定向系统 positioning and orientation system(POS)
利用惯性测量单元(IMU)和GNSS的组合测量技术,获取摄影瞬间摄影中心位置参数和影像姿态参数的系统。
3基本规定
3 基本规定
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目前在油气管道工程建设中,鉴于多种因素,设计阶段往往比较混淆,各个设计阶段所应进行的测量工作和应提供的成果都与通常的规定不相符合。本章内容仅按照国家有关政策和多年的传统做法做了一般规定。当业主和设计有特殊要求时,可将下一阶段的测量工作提前到上一阶段进行。
3.1 阶段划分和测量方法
3.1.1 油气输送管道工程测量按设计深度可划分为可行性研究阶段、初步设计阶段和施工图设计阶段。
3.1.2 油气输送管道工程测量各设计阶段可采用下列测量方法:
1 地面人工测量;
2 卫星遥感测量;
3 航空摄影测量;
4 机载激光雷达测量。
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3.1.2地面人工测量是指以实地人工采集测量数据为主的地面测量工作,主要包括全站仪测量、GNSS测量、地面三维激光扫描测量等。
3.1.3 测量方法的选择应根据项目需要、地形、植被、气象等因素决定,方法可联合使用。
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3.1.3工作方法的选择主要应考虑业主的要求,如投资、工期、技术水平等,同时作业单位也应考虑地形、植被、气象、成本等因素,故本条中的几种测量方法常联合使用。
3.2 可行性研究阶段的测量工作及成果
3.2.1 测量人员应收集线路沿线相关基础测绘资料、卫星影像资料及数字高程模型(DEM)数据。
3.2.2 测量人员应进行下列工作:
1 宜参加线路重点地段的现场踏勘,辅助相关专业人员选线;
2 应根据需要对收集和踏勘资料进行内业处理。
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3.2.2测量人员是否参加定线各单位不尽相同。根据实践,参加定线对于线路的选择、转点位置的选定、后续测量工作的调度均有好处,故规定测量人员宜参加线路定线。
3.2.3 可行性研究阶段宜提交下列成果:
1 线路走向图;
2 线路纵断面图。
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3.2.3关于可行性研究阶段的线路纵断面图,其比例尺视设计需要和现有基础资料的情况而定,通常采用小比例尺(1:10000或1:50000)地形图或相当精度的DEM解析断面点的平面坐标和高程。一般而言,平面比例尺为1:10000或1:50000,纵比例尺分母视地表起伏情况取平面比例尺分母的1/10~1/20。
3.3 初步设计阶段的测量工作及成果
3.3.1 测量人员应进行下列工作:
1 在勘测前应收集可行性研究报告和沿线可供利用的基础测绘资料;
2 宜参加线路方案的研究,辅助相关专业人员图上选线;
3 宜参加现场踏勘,对初拟各线路方案进行核查和优化。
3.3.2 线路断面点宜用1:10000或1:50000比例尺的地形图解析,并绘制线路纵断面图。
3.3.3 局部复杂地段、大型穿(跨)越工程、隧道、站址宜进行实测,技术要求应符合本规范第4章~第10章的规定。
3.3.4 采用卫星遥感测量方法时,除应符合本规范第3.3.1条、第3.3.3条的规定外,还应制作卫星遥感正射影像图。
3.3.5 采用航空摄影测量或机载激光雷达测量方法时,除应符合本规范第3.3.1条、第3.3.3条的规定外,还应完成下列工作:
1 线路控制测量;
2 航空摄影;
3 像片控制测量;
4 建立数字高程模型;
5 制作正射影像图。
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3.3.5采用机载激光雷达测量时,无需进行像片控制测量。
3.3.6 初步设计阶段宜提交下列测量成果:
1 线路走向图或线路带状地形图;
2 线路纵断面图;
3 站址地形图;
4 局部复杂地段地形图;
5 大、中型穿(跨)越地形图和纵断面图;
6 隧道地形图和纵断面图。
3.4 施工图设计阶段的测量工作及成果
3.4.1 采用地面人工测量方法时,宜进行下列测量工作:
1 线路控制测量;
2 线路中线测量;
3 线路带状地形图测绘;
4 线路纵断面测量;
5 穿(跨)越测量;
6 隧道测量;
7 站址、阀室、阴极保护站及阳极区地形图测绘;
8 需要时进行局部复杂地段大比例尺地形图测绘及纵断面测量;
9 需要时进行横断面测量和曲线测设。
3.4.2 采用卫星遥感测量、航空摄影测量或机载激光雷达测量方法时,宜进行下列工作:
1 像片调绘;
2 线路中线桩放样测量;
3 线路数字线划图测绘;
4 线路纵断面图制作;
5 完成本规范第3.4.1条中第5款~第9款的工作。
3.4.3 施工图设计阶段宜提交下列成果:
1 线路控制点成果表及中线成果表;
2 线路平纵图(或线路带状地形图及线路纵断面图);
3 穿(跨)越地形图及纵断面图;
4 隧道洞身地形图及纵断面图、洞口地形图、堆渣场地形图、连接道路带状地形图;
5 站址、阀室、阴极保护站及阳极区地形图;
6 局部复杂地段大比例尺地形图、纵断面图;
7 横断面测量和曲线测设成果;
8 说明书。
4平面控制测量
4.1一般规定
4 平面控制测量
4.1 一般规定
4.1.1 平面控制测量应采用国家统一的平面坐标系统,宜采用高斯-克吕格投影,按三度或六度带计算,也可根据实际情况或委托方要求选用其他坐标系统。
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4.1.1油气输送管道工程测量要求提供符合规定的坐标和高程成果,是施工和建设管理部门的需要。目前平面坐标系统使用较多的是1980西安坐标系和1954年北京坐标系;高程系统使用较多的是1985国家高程基准和1956年黄海高程系。国务院批准自2008年7月1日启用我国的地心坐标系——2000国家大地坐标系,过渡期8年~10年。目前新建项目已逐步采用2000国家大地坐标系和1985国家高程基准,延续项目则可根据设计要求选用其他坐标系统和高程系统。
常用的大地坐标系地球椭球基本参数如下:
(12000国家大地坐标系地球椭球参数
长半轴:a=6378137m;
短半轴:b=6356752.3141m;
扁率:f=1/298.257222101;
第一偏心率平方:e2=0.00669438002290;
第二偏心率平方:e′2=0.00673949677548。
(2)WGS84大地坐标系地球椭球参数
长半轴:α=6378137m;
短半轴:b=6356752.3142m;
扁率:f=1/298.257223563;
第一偏心率平方:e2=0.00669437999013;
第二偏心率平方;e′2=0.006739496742227。
(3)1980西安坐标系的参考椭球基本参数
长半轴:α=6378140m;
短半轴:b=6356755.2882m;
扁率:f=1/298.257;
第一偏心率平方:e2=0.00669438499959;
第二偏心率平方:e′2=0.00673950181947。
(4)1954年北京坐标系的参考椭球基本参数
长半轴:a=6378245m;
短半轴:b=6356863.0188m;
扁率:f=1/298.3;
第一偏心率平方:e2=0.006693421622966;
第二偏心率平方:e′2=0.006738525414683。
4.1.2 平面控制测量精度等级应按四等、一级、二级和三级划分。
4.1.3 平面控制测量宜采用GNSS静态定位测量、GNSS RTK测量、全站仪导线测量等方法。
4.1.4 平面控制测量等级和测量方法的选用应符合表4.1.4的规定。
表4.1.4 平面控制测量等级和测量方法的选用

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4.1.2~4.1.4这几条规定了平面控制测量的等级划分、测量方法和适用范围。
(1)参照现行国家标准《工程测量规范》GB50026和《油气田工程测量规范》GB/T50537,建立了油气输送管道平面控制测量的精度体系,并给出了建立平面控制网的几种常用测量方法,以及它们适用的测量等级和适用范围(工作内容)。
(2)平面控制测量的方法一般包括三角形网测量、导线测量、GNSS测量等。随着科学技术的发展,在油气管道测量中,GNSS静态定位测量、GNSSRTK测量和全站仪导线测量已是平面控制测量的主要方法,三角形网测量已极少采用。
(3)由于技术的进步,工程控制网也不再强调逐级布网,只要满足工程的精度要求,各等级均可作为测区的首级控制网。当测区已有高等级控制网时,可越级布网。测区联测困难时,可允许同级联测,但观测和计算应按相应的等级要求进行。
4.1.5 内业计算时,数字取位要求应符合表4.1.5的规定。
表4.1.5 数字取位要求

4.1.6 除线路工程外,平面控制测量测区内投影长度的变形值不应大于2.5cm/km。
4.2GNSS静态定位测量
4.2 GNSS静态定位测量
4.2.1 GNSS控制网相邻点间的基线长度中误差应按下式计算:

式中:σ——基线长度中误差(mm);
a——固定误差(mm);
b——比例误差系数(mm/km);
d——相邻点间的距离(km)。
▼ 展开条文说明
4.2.1本条规定用基线测量的标准差(即中误差)表示GNSS测量的精度标准。基线测量的误差根据其性质及对基线精度的影响,可分为固定误差和比例误差两种,前者主要指天线相位中心的偏差、多路径误差、天线对中误差等,后者主要指星历误差、时钟误差、电离层和对流层残余误差。这两类误差彼此独立,所以规定GNSS测量相邻点间基线精度用式(4.2.1)表示。
4. 2. 2 GNSS控制测量的主要技术要求应符合表4. 2. 2的规定。
表4. 2. 2 GNSS控制测量的主要技术要求

▼ 展开条文说明
4.2.2GNSS静态定位控制测量主要技术要求的确定,是从油气输送管道工程对相应等级和工程规模、性质的基本要求出发,参考现行国家标准《工程测量规范》GB50026,按经典三角测量的基本指标为依据制定的,也是为了使GNSS静态定位测量的应用具有良好的可操作性而提出的。
4. 2. 3 GNSS控制网应根据工作范围、测区已有控制成果情况、精度要求、接收机的类型和数量以及交通情况进行综合设计,并应顾及GNSS RTK测量和全站仪导线测量的需要。
4. 2. 4 GNSS控制网应由独立观测边构成一个或若干个闭合环或附合路线,各等级控制网中构成闭合环或附合路线的边数不宜多于6条,网中独立基线的观测总数不宜少于必要观测基线数的1. 5倍。
4. 2. 5 GNSS控制网的选点及埋石应符合下列规定:
1 点位的选择应符合技术设计要求,并应利于其他测量方法进行扩展或联测;
2 点位应便于安置接收设备和操作,高度角15°以上范围内应无障碍物阻挡卫星信号;
3 点位附近不应有强烈干扰卫星信号接收的物体,点位应远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等),距离不宜小于200m,点位应远离高压输电线,距离不宜小于50m;
4 点位应便于保存、寻找和到达;
5 选点完毕,应实地绘制点之记;
6 控制点宜埋设混凝土桩,当混凝土桩埋设困难时,可在稳定的地表设天然桩;
7 应充分利用符合要求的已有控制点。
4. 2. 6 GNSS静态定位测量观测的主要技术要求应符合表4. 2. 6的规定。
表4. 2. 6 GNSS静态定位测量观测的主要技术要求

▼ 展开条文说明
4.2.6本条是关于GNSS静态定位测量观测的主要技术要求。
(1)卫星高度角大于或等于15°。理论和实践研究表明,随着卫星高度角降低,GNSS接收机的信噪比随之减小。当卫星高度角为30°以下时,信噪比随高度角的降低而急剧下降,特别是在L2频率上更为明显。另外,高度角越小,对流层影响越显著,测量误差随之增大。各级GNSS测量的卫星高度角一般选定为15°,这样可以在简化气象模型条件下保证所需的测量精度。
(2)有效观测卫星总数。GNSS定位的实质是空间距离后方交会,原则上观测三颗卫星有三个独立的空间距离就可以确定测站的三维坐标X、Y、Z,但为消除接收机钟差的影响,一个测站上至少应同步观测四颗卫星。同步观测的卫星越多,多余观测量就越多,用最小二乘法计算的成果精度就越高。因此,规定有效观测卫星数为四颗以上。
(3)观测时段长度。观测时段长度主要是由成果精度的高低和整周模糊度的求解确定的。从实测统计数据来看,当收集的数据能正确解出整周模糊度后,再延长观测时间,提高精度的量是有限的。经验表明,在不出现周跳情况下,四等GNSS网15min~30min的同步观测是必要的。另外,接收机内使用晶体振荡器,频率稳定度只能达到10-8,观测时间越长,钟差引起的模糊度求解误差就越大,因此,观测时段也不宜太长。综合GNSS测量需要的数据量和晶体振荡器不稳定两个因素,四等GNSS网观测时段宜大于15min。对一级、二级GNSS静态测量来说,观测时间长短与基线长度、观测卫星个数、几何因子和电离层状况有关。考虑到静态测量的效率,测量短基线比测量长基线优越,一级、二级静态观测时段长定为10min以上。
(4)数据采样间隔。密集的数据采样有助于载波相位观测值周跳的诊断与修复。静态测量观测时间较长,规定数据采样间隔为10s~30s,这对于保证成果质量是必要的。
(5)点位几何图形强度因子。利用GNSS进行绝对定位,成果精度取决于观测精度和被测卫星在空中的分布。后者通常用三维定位精度因子PDOP或三维定位及时间综合几何精度因子GDOP表示。在所测卫星相同情况下,PDOP和GDOP有良好的一致性。当仪器噪声水平一定时,PDOP(或GDOP)值对绝对定位的成果精度有重大影响,但在相对定位中就不能反映本质情况。美国学者提出相对几何图形强度因子RDOP的概念,但RDOP目前只能由后处理获取,还没有软件提供测前预报。所以规范暂取各商用软件普遍采用的PDOP或GDOP预报值来取代,并采用了测绘行业规范和由Leica、Trimble、Ashtech三家GNSS接收机制造商提供的作业指南中的取值,作为本规范的取值。
4. 2. 7 观测人员应按照GNSS接收机操作手册中的规定进行作业。
4. 2. 8 天线宜采用三脚架对中,对中允许偏差不应大于2mm,每次观测前后应各量取一次天线高,两次量测较差不应大于3mm,限差内取平均值作为天线高。
4. 2. 9 观测时应逐项填写观测手簿,并应注意仪器的警告信息,及时处理各种特殊情况。
4. 2. 10 观测过程中不应进行以下操作:
1 关闭接收机又重新启动;
2 进行自测试(发现故障除外);
3 改变接收机预置参数;
4 改变天线位置;
5 不应在天线附近使用无线电通信设备(必须使用时,对讲机、手机应距天线10m以上,车载电台应距天线50m以上)。
4. 2. 11 每日观测结束后,应及时将数据转存,不应进行任何剔除或删改,也不应调用任何对数据实施重新加工组合的操作指令。
4. 2. 12 基线解算可采用随机软件,基线解算应符合下列规定:
1 宜采用双差相位观测值,作为起算值的卫星坐标宜由广播星历确定;
2 起算点应有WGS84坐标,精度要求不宜低于25m,宜采用不少于30min观测的单点定位结果的平差值;
3 同一级别的GNSS网,根据基线长度不同可采用不同的数学处理模型;
4 15km以内的基线宜采用双差固定解,长度大于15km的基线,可在双差固定解和双差浮点解中选择最优结果。
▼ 展开条文说明
4.2.12本条是对基线解算的规定。
1关于基线计算中原始观测值的具体类型。接收机收到的某颗卫星的载波相位与接收机中产生的同频参考信号相位的差拍称为该颗卫星的相位观测值,这一观测值中包含了待定的初始整周模糊度参数、卫星轨道误差、卫星钟与GNSS标准时间的钟差、传播路径中的电离层延迟和对流层延迟、接收机钟与GNSS标准时间的钟差、接收机的热噪声误差等。为了克服这些误差的影响,常通过基线两端测站的原始相位观测值的线性组合构成所谓差分观测值来削弱或抵消某些误差的影响。两测站对同一颗卫星在同一时刻的原始相位观测值之差称为站间单差相位观测值,它几乎完全抵消了卫星钟差的影响,当两站相距不太远时,大大地削弱了卫星轨道误差和电离层对流层延迟的影响。两个测站相对于两颗不同卫星的站间单差相位观测值之差称为双差相位观测值,在削弱和抵消上述误差影响的基础上,它又进一步地几乎完全抵消了接收机钟差的影响并大大削弱了接收机热噪声误差的影响。因此,双差相位观测值是一种误差影响很小的观测值,但是双差相位观测值中仍然包含了由初始整周模糊度线性组合形成的双差整周模糊度这一待定参数。解算出这一模糊度参数需要有一定的几何条件和观测条件,一是基线不能太长,二是每颗卫星在空中被基线两端测站同时观测的时间不能太短。基线解算时,作为已知起算数据类型之一的卫星坐标获取方式,其一是直接采用广播星历计算的卫星坐标,其二是精密星历计算的卫星坐标。卫星星历误差对CNSS相对定位误差的影响估算一般采取以下经验公式:

为保守计,估计时不妨取:

式中:△b/b——基线相对误差;
△r——卫星轨道的误差;
r——卫星至地表面的平均距离,约为20000km。
在执行GPSSA政策的不利情况下,△r一般可达±100m,按上式估算,其对GNSS基线相对定位的影响约为1×10-6,这一影响可能是偶然的,但由于广播星历的特点,往往带有系统性,即它可能影响GNSS网的尺度标准。无论怎样,这一影响远小于本规范控制网对基线向量弦长精度的要求。因此采用广播星历完全满足GNSS控制网的精度要求。
2关于基线解算对地面已知坐标精度的要求。地面已知点对基线相对定位误差的影响也可以用以下近似公式予以估算:

式中:△s--已知点在基线方向上的误差;
r——卫星距地平均距离。
显然,当要求△b/b基线的相对误差小于1×10-6时,起算点的误差应小于±20m,对于要求0.1×10-6和0.01×10-6精度的长基线,起算点的精度应分别优于±2m和±0.2m。
根据国家测绘局有关文件和资料的公布,我国A级网整体平差后任一点的坐标分量精度,在某一全球参考框架中可达±0.2m,B级网中任一点的坐标分量精度可优于±1m,因此可分别满足基线相对精度要求0.01×10-6和0.1×10-6的起算数据精度需要。采用国家通过A级或B级GNSS网与国家现有坐标系公共点确定的国家整体或某些局部的坐标系转换参数,把国家已知坐标系的控制点坐标转换到WGS84坐标系中,目前,其在WGS84系中的精度只能在几米级,因此,可满足相对精度要求接近0.1×10-6的基线处理对起算点的要求。单点定位也是获取已知点在WGS84坐标系中已知坐标的方法,但是在有SA的情况下,采用广播星历和C/A码伪距定位,瞬时历元定位精度在±100m左右,不计系统误差影响,25个历元的单点定位平均值精度应该可达±20m左右,如果采样间隔取15s或30s,相当于10min左右的定位时间,考虑到消除一些系统误差的影响,取30min单点定位结果的平均值作为起算数据可以满足1×10-6相对定位的精度要求。
由于国家或其他高等级的GNSS控制网点的既有WGS84坐标值难以获取,国家或其他高等级的控制点转换至WGS84后的坐标值也难获取,且我们进行的是四等及以下低精度的GNSS测量,故本规范规定基线解算中,可采用不少于观测30min的单点定位结果的平差值作为起算值。
3、4基线长度不同,其解算整周模糊度的能力不同,我们把能获得全部模糊度参数整数解的结果称为双差固定解,把只能获得双差模糊度参数实数解的结果称为双差浮点解。对于较长的基线,浮点解也不能得到好的结果,只能用三差分相位解(三差解)。本规范规定,长度大于15km的基线,可在双差固定解和双差浮点解中选择最优结果,这里所谓最优解应是基线处理中数据采用率最高,基线解的RMS最小,特别是在异步环和复测基线检验中闭合差最小的那一种解算结果。
对于15km以内的短基线,无论采用单频还是双频接收机静态定位,根据经验和理论分析,只要根据本规范规定观测,都应能满足具有获得整周模糊度参数固定解的能力。若得不到好的固定解,不是观测条件太差(如靠近强无线电干扰源、高压线、强反射体,处于树荫下等),就是卫星星组的几何条件不好或星组中信号不正常的卫星太多,这样的观测量是不能采用的。
4. 2. 13 基线向量的检核应符合下列规定:
1 复测基线长度的较差应满足下式要求:

式中:ds——测基线长度较差(mm);
σ——相应等级的基线长度中误差(mm),计算时边长按复测基线的平均边长计算。
2 同步环应进行闭合差检验,闭合差应满足下列公式要求:

式中:Wx、Wy、Wz-坐标分量闭合差(mm);
n——环的边数;
σ——相应等级的基线长度中误差(mm),计算时边长按环的平均边长计算;
W——环的全长闭合差(mm)。
3 异步环应进行闭合差检验,闭合差应满足下列公式要求:

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4.2.13本条是基线向量的质量要求。
1关于重复测量基线长度较差的限差。两次独立观测基线长度差的限差公式是按误差传播定律导出的,这一公式是完全严密的公式。
2关于对采用同一处理数学模型的单基线解产生的同步环闭合差所做的限差规定。
理论上同步环闭合差应为零,不存在规定其闭合差限差的依据。但在实际上,同步环中各条基线单独解算时,由于基线间不能做到完全严格的同步,一同步图形中各条基线处理时对应的起算点坐标不是从同一起算点导出的,而是各自端点C/A码伪距单点定位值,都可能产生较大的同步环闭合差。若一个等边的三边形同步环,各基线处理时采用各自端点C/A码伪距定位值作起算点,若起算点坐标分量误差为±20m,则可能引起基线各分量±1×10-6的相对误差,三边形坐标分量闭合差则可达顾及同步闭合环理论上应为零,并参照现行国家标准《全球定位系统(GPS)测量规范》GB/T18314对本条做出了规定。理沦上,同一基线的不同数学模型解算是等价的。但在实际上,固定解、浮点解和三差解之间互差可达几厘米,因此,对于不同数学模型解算基线构成的同步三边形闭合差,实际上可按异步环要求进行。
同步环中超过三边形的多边形同步环,都可由三边形同步环组合得到,故可不重复检核。
3由独立基线组成的闭合环称为独立环或异步环。在有误差的前提下,异步环闭合差不可能为零,因此它是GNSS网质量检核的主要指标。限差公式把组成异步环的基线看成是彼此独立的,以GNSS基线的边长各等级规定的精度指标为依据按误差传播定律导出。本款式(4.2.13-6)~式(4.2.13-9)中,限差取3倍中误差是参照了现行国家标准《全球定位系统(GPS)测量规范》GB/T18314的规定。
4. 2. 14 基线向量检核不合格时,应对成果进行全面的分析,并对其中部分数据进行补测或重测。
4. 2. 15 基线向量检核符合要求后,GNSS控制网应进行无约束平差,平差时应符合下列规定:
1 应以一个点的WGS84三维坐标作为起算数据;
2 基线分量改正数的绝对值不应大于该基线长度中误差的3倍;
3 平差结果应输出控制点在WGS84坐标系下的三维坐标、各基线向量三个坐标差观测值的改正数、基线长度、基线方位、点位和边长等,以及相关的精度信息。
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4.2.15本条规定了GNSS网平差的第一步是必须进行三维无约束平差。三维无约束平差应在WGS84坐标系下进行。通常以网中一个点的已知WGS84坐标作为无约束平差的起算点,实际上是对网的一个位置约束,又称最小约束平差。它与完全无约束的秩亏自由网平差是等价的,通过平移变换可互相转换,因此我们不加区分地都称为无约束平差。无约束平差的观测量是独立基线向量及其方差协方差阵,待定未知数是GNSS网控制点的WGS84系三维坐标。作为观测量的基线应是经过核检后的合格基线。无约束平差的目的,一是提供全网平差后的WGS84系三维坐标,这些坐标是进一步用GNSS定位方式加密控制网的起算依据,二是考察GNSS网有无残余的粗差基线向量和其内符
合精度。因此,进行无约束平差的软件应有剔除粗差基线的能力。为了检验精度和可靠性,无约束平差后应输出各基线向量的改正数,基线边长、方位、点位的精度信息。
4. 2. 16 约束平差应以无约束平差后确定的有效观测数据为基础,平差时应符合下列规定:
1 应在国家坐标系或地方坐标系下,进行三维约束平差或二维约束平差;
2 作为约束条件的已知坐标、距离或方位,宜作为强制约束的固定值,也可作为加权约束的可变值;
3 采用三维约束平差时,可只假定一个点的大地高作为高程起算数据;
4 采用二维约束平差时,应先将三维GNSS基线向量转换为二维基线向量;
5 约束平差基线向量改正数与无约束平差的同名基线改正数的较差不应大于该基线长度中误差的2倍;
6 平差结果应输出控制点在国家坐标系或地方坐标系下的三维或二维坐标、基线向量改正数、基线长度、基线方位角等,以及相关的精度信息,需要时,还应输出坐标转换参数及精度信息。
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4.2.16GNSS网在国家或地方独立坐标系下的平差,因为要引入这些坐标系的已知数据或观测数据而称为约束平差。约束平差可以三维方式进行,也可以二维方式进行。在三维方式中,观测量是经三维无约束平差检核过的原始基线向量,约束量是三维大地坐标或三维直角坐标、斜距、大地方位角或法截弧方位角。在二维方式中,观测量是已经转换投影到国家或地方坐标系的高斯平面坐标系的二维基线向量及其转换后的方差协方差阵,作为已知数据的约束值是平面坐标系中的点的坐标、平面距离和坐标方位角。约束平差可以是强制性约束,即所有起算数据的约束值均作为固定值参与平差,即不顾及这些起算数据的误差。约束也可以是松弛的,即估计所有或部分约束值的误差,按其精度的高低定权参与平差并在平差中给予适当的修正。作为强制性约束的起算数据应有很好的内符合精度,即自身是兼容的,否则将引起GNSS网的扭曲和变形,损害GNSS网精度。在松弛性约束中,约束值权的确定须尽力做到符合约束值的实际精度,偏高可能会引起GNSS网的变形,偏低可能起不到提供基准的作用。本规范规定当采用三维平差时,一般只假定一个点的大地高作为起算数据,主要是考虑到我国目前三角点高程精度较低的原因。当所联测的三角点高程精度较高,不至于影响平差结果时则应尽可能地采用。
由于无约束平差中已剔除了异常观测值,基线向量改正数应是最或是改正数。加入了约束条件进行约束平差,同名基线改正数的变化可以认为主要是由约束条件的误差所造成。按照误差理论,较差不应大于测量误差。根据测量误差概率分布,较差应小于两倍中误差。某工程加密国家四等点测量中较差统计值如表1。表列69条基线统计数字显示,大多数较差均小于中误差,只有一个较差等于中误差,故采用两倍中误差作为较差的限差。为验证限差有效性,人为地给已知边加进0.5m的位移值,同名基线改正数之差最大的达10m,绝大多数在0.3m以上,用此限差标准可以确定已知数据是否存在问题。
表1约束平差前后同名基线改正数较差

注:σ为基线长度中误差(mm)。
554'>《油气输送管道工程测量规范[附条文说明]》GB/T 50539-2017 本规范用词说明
本规范用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
引用标准名录
《基础地理信息数字产品1:10000 1:50000生产技术规程》系列标准CH/T 1015
《石油天然气工程制图标准》SY/T 0003
《石油天然气工程建设遥感技术规范》SY/T 6965
《油气管道工程无人机航空摄影测量规范》SY/T 7344