管道修复人的圈子

团体标准T／CAS ４５２—２０２０



1 范围
本规程规定了地下管道三维轨迹惯性定位测量的基本规定、 技术准备 、数据采集 、数据处理 、质量检查与控制和成果编制等内容。
本规程适用于地下管道三维轨迹惯性定位测量工作。

2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成文件必不可少的条款 。其中 ，注日期的引用文件 ，仅该日期对应的版本适用 于本文件；不注日期的引用文件 ，其最新版本 (包括所有的修改 单) 适用于本规程。
CH／T 1033 管线测量成果质量检验技术规程

3 术语和缩略语
3．1
惯性定位 inertialposition
利用惯性传感器 (陀螺仪 、加速度计等) 进行导航与制导的一种完全自主的导航定位技术 ，依据测量载体的加速度 (惯性) 及角速率 ，推算出载体的瞬时速度 、相对位置和姿态。
3．2
地下管道三维轨迹 3D trajectoryofundergroundpipeline 反映地下管道空间位置信息的曲线图形 ，含平面坐标和高程。
3．3
地下管道三维轨迹惯性定位测量 inertialpositioningof3Dtrajectoryofundergroundpipeline
通过惯性传感器 (陀螺仪 、加速度计等) 在管道中行进 ，开展惯性定位测量 ，结合管道出入口的坐标值 ，获取管道三维轨迹坐标的测量技术。
3．4
地下管道三维轨迹惯性定位测量仪 inertialpositionerof3D trajectoryofundergroundpipeline
用于地下管道三维轨迹惯性定位测量的仪器称为地下管道三维轨迹惯性定位测量仪 ，简称 “管道惯性定位仪” (俗称 “地下管道陀螺仪”) ，一般由惯性定位采集单元 、数据处理单元及数据处理软件组成。
3．5
测量管段 positioningsectionofpipelinefrom onepointto theother
惯性定位采集单元测量时经过的管道区段 ， 由起点 (入口) 至终点 (出口) 。
3．6
单次测量 one-timepositioning
惯性定位采集单元由起点 (入口) 至终点 (出口) 或由终点 (出口) 至起点 (入口) 的完整测量过程 。 由起点 (入口) 至终 点 (出 口) 称 为 往 测 ， 由 终 点 (出 口) 至 起 点 (入 口) 称 为 返测。
3．7
一组测量 one-setpositioning
对于同一测量管段 ，惯性定位采集单元进行的 1 次往测和 1 次返测。

4 基本规定
4．1 地下管道三维轨迹惯性定位测量工作的基本流程宜包括： 技术准备 、数据采集 、数据处理 、质量检查与控制 、成果编制等 ，参见附录 A。
4．2 开展地下管道三维轨迹惯性定位测量时 ，管段宜满足以下条件：
a) 有出入口 (或可开出出入口) ；
b) 出入口端点坐标可以通过测量技术获取；
c) 内部结构满足惯性定位采集单元通过的条件。
4．3 地下管道三维轨迹惯性定位测量应以中误差作为衡量测量精度的标准 ，测量精度应满足表 1 的要求。
表 1 地下管道三维轨迹惯性定位测量精度要求

4．4 管道出入口平面位置测量中误差ms 不应大于 ±50mm (相对于邻近控制点) ，高程测量中误差mh 不应大于 ±30mm (相对于邻近高程控制点) 。
4．5 地下管道三维轨迹惯性定位测量工作采取的安全措施应按照国家相关规定执行。
4．6 非开挖敷设的地下管道在管道两端出入口封闭前 (通信、 电力的管孔在穿缆使用前) ，宜采用地下管道三维轨迹惯性定位测量技术进行竣工测量。

5 技术准备

5．1 一般规定
5．1．1 技术准备应包括资料收集 、现场踏勘 、仪器准备 、测量 方案编制及现场测量准备等。
5．1．2 测量方案的编制应结合收集的资料和现场工作条件进行。

5．2 资料收集
5．2．1 资料收集宜包括下列内容：
a) 管道的施工图 、竣工图 、非开挖管道施工导向记录及相关技术说明资料；
b) 现有的控制测量资料和相应比例尺的地形图或正射影像图。
5．2．2 收集的资料应进行分类 、整理。
5．3 现场踏勘
5．3．1 现场踏勘宜包括下列内容：
a) 查看待测管道出入口的位置 、埋深 、井室现状 ，核查管材 、管径 、长度等情况；
b) 核查控制点的位置和保存状况；
c) 核查地形图或影像图的现势性；
d) 查看测区地形 、地貌 、交通及环境 ，调查现场各种可能的影响因素。
5．3．2 现场踏勘完成后应进行下列工作：
a) 记录管道的实地情况；
b) 记录控制点保存情况和点位变化情况；
c) 判定地形图或影像图的可用性；
d) 记录现场可能的干扰因素；
e) 判断能否开展测量工作及为测量工作应开展哪些针对性准备。
5．4 仪器设备
5．4．1 地下管道三维惯性定位测量仪的各项指标应满足表 2 的要求。

表 2 地下管道三维惯性定位测量仪的参数要求

5．4．2 应依据管段的管径和材质 ，选择轮组。
5．4．3 应根据管段的长度 、出入口状态 ，选择牵引设施 ，配备 牵引的动力及绳索 。牵引绳应满足牵引过程中的抗拉 、变形要求。
5．4．4 地下管道三维惯性定位测量仪应按规定进行校准 。使用 前 ，宜对测量仪器进行核查。
5．5 测量方案编制
5．5．1 测量方案宜包括下列内容：
a) 工程概述： 说明任务来源 、工作 目 的与任务 、工作量、 作业范围 、作业内容和完成期限等情况；
b) 测区概况：说明工作环境条件等情况；
c) 已有资料及其可利用情况；
d) 执行的标准 、规范或其他技术文件；
e) 拟采用仪器设备等计划 (含仪器 、轮组的选择 ，牵引设施的配备等) ；
f) 作业方法与技术措施；
g) 施工组织与进度计划；
h) 质量 、环境 、职业健康安全和保密管理措施； i) 拟提交的成果资料；
j) 有关的设计图表。

5．5．2 测量方案应经过审批 。变更时 ，应重新审批。

5．6 现场测量准备
5．6．1 现场测量的准备工作应包括现场围蔽 、管道出入口处理、 管道清障 、牵引绳布设及通行试验等。
5．6．2 管道两端出入口 (或窨井) 在道路或道路附近区域时， 应进行围蔽 ，并设置明显的指引标识及警示牌。
5．6．3 测量在用的无开口管道时 ，应关停管道 ，在待测管段的两端将管道开挖出露 ，并截取出入口 。对于燃气 、热力 、工业等高风险管道 ，应满足相应专业的安全要求 ，建立应急预案 。

5．6．4 管道的两端出入口 (或窨井) 存在积水或障碍物时 ，应在测量前进行必要的处理：
a) 管道出入口周边 (或窨井) 存在积水时 ，应进行降水 。
b) 管道出入口周边存在影响作业的障碍物时 ，应先进行清除 ，确保管口完全露出。
5．6．5 测量管段应清除其中可能存在的泥土 、沙石及其他可能影响通行的障碍物。
5．6．6 未预留牵引绳的管道在测量前应在管道内布设牵引绳。 牵引绳的布设可采用穿管器或压力吹管方式。
5．6．7 牵引绳布设完成后 ，宜对管道进行通行试验。 6 数据采集
6．1 一般规定
6．1．1 数据采集包括： 管道出入口三维坐标测量 、管道三维轨迹测量和数据现场预处理。
6．1．2 通信 、电力等管道多孔并行时 ，单次定向钻施工的 ，至少应测量其中 1 孔 ；若分多次定向钻施工的 ，应在每次定向钻施工的管孔中至少选择 1 孔进行独立测量。

6．2 管道出入口三维坐标测量
6．2．1 管道出入口三维坐标宜为管道中心的三维坐标 ，包括平面坐标和高程。
6．2．2 管道出入口在窨井中时 ，人员下井前应进行有害气体检测 ，下井前及作业中应做好通风处理 。 电力在用管道还应进行漏电测试 ，不满足安全要求的 ，严禁下井作业。
6．2．3 管道出入口应进行编号 ，并进行标识 。待测管道为电力、 通信管束或其他多管并排埋设的 ，还应编绘管孔排列的断面示意图 ，拍摄断面的照片； 对管道直径 、管道出入口埋深等进行量测 ，并记录。
6．2．4 管道出入口应与惯性定位采集单元测量时的起止位置相对应 ，其坐标宜在惯性定位采集单元数据采集后 、数据处理前进行测量。
6．2．5 管道出入口的三维坐标可采用极坐标法或 GNSS-RTK 进行测量 ，精度应符合 4．4 的要求。

6．3 管道三维轨迹测量
6．3．1 管道三维轨迹测量前 ，应将惯性定位采集单元的零点对准测量起点 ，对仪器进行初始化 ，并应符合下列要求：
a) 控制牵引绳 ，使惯性定位采集单元处于静止状态 ，静止时间不小于30s；
b) 严禁在振动状态下进行初始化。
6．3．2 管道三维轨迹测量前 ，应检视下列内容：
a) 惯性定位采集单元及附件与任务要求匹配；
b) 惯性定位采集单元及其附件外观良好 ，紧固部件不得松动和脱落；
c) 裸露的开关与接口及其他电缆接口应密封防水；
d) 惯性定位采集单元与数据处理软件匹配。
6．3．3 管道三维轨迹测量前 ，应进行通电检测 ，包括下列内容：
a) 检查惯性定位采集单元的连接正确无误 ，方可进行通电检测；
b) 电源电量及信号灯工作正常；
c) 轮组数据检测正常。
6．3．4 管道三维轨迹测量前 ，应对惯性定位采集单元的存储容量进行检查及处理。
6．3．5 管道三维轨迹测量时应符合下列要求：
a) 惯性定位采集单元在管道中宜保持匀速运动状态；
b) 惯 性 定 位 采 集 单 元 的 运 行 速 度 宜 控 制 在 0．5m／s ~ 3．0m／s；
c) 往测完成时 ，应按实标注出口位置 (即：测量终点) ；
d) 开展返测前 ，应依据仪器的特点确定是否应重新初始化或调换方向；
e) 单一管段应至少进行 2 组测量。
6．3．6 数据采集 ，应实时填写测量管段起止点信息表及数据采集现场记录表 。
6．3．7 完成数据采集后 ，数据的下载应符合下列要求：
a) 下载的应是当次测量数据；
b) 下载的数据应完整；
c) 下载完成后 ，数据文件应遵循一定的命名规则保存在数据处理单元的存储器上。
6．4 数据现场预处理
6．4．1 数据下载后宜在现场进行数据预处理 ，经预处理判定为不合格时 ，应分析原因并重新采集。
6．4．2 应先根据记录曲线的形态和数据文件的大小进行完整性判断 。如果记录曲线无法覆盖整个管段 ，应分析原因并重新采集。
6．4．3 数据原始曲线应采用专用软件进行初步的处理 、解算， 形成初始三维轨迹曲线。

6．4．4 初始三维轨迹曲线的形态应能满足下列要求：

a) 曲线均匀有规律 ，无明显突变异常；

b) 在单次测量曲线中无明显的折线 (即：惯性定位采集单元在行进中无较长时间停顿) 、多次跳跃线等；

c) 形态与管道施工图 、竣工图相似；

d) 多次测量的曲线形态相似度较高。

6．4．5 多次测量的初始三维轨迹曲线应满足重复性要求 。重复性计算应从入口开始 ，对 2 次测量的初始三维轨迹曲线同里程的三维坐标按平面 、高程分别计算各点较差 ，并统计测量管段的中误差 ，结果应满足如下要求：

a) 平面 、高程的超差率 (即较差大于允许中误差的 2\sqrt{2} 倍的点数占计算点总数的比率) 均应小于10％；

b) 平面 、高程的中误差均应满足 4．3 的要求。

6．4．6 现场数据预处理至少应保留 2 组符合要求的数据文件。 不足 2 组时 ，应补充采集。

7 数据处理

7．1 一般规定

7．1．1 数据处理应在数据经过预处理并检查合格的基础上进行。 7．1．2 数据处理应采用专用软件进行 ，计算地下管道的三维轨迹坐标并输出正式的测量成果。

7．2 数据处理与三维坐标解算

7．2．1 数据处理前应正确输入轮组的相关参数。

7．2．2 数据处理前应检查管道出入口三维坐标测量数据 、惯性定位数据及数据预处理过程等是否满足要求。

7．2．3 数据处理时应正确输入对应管道出入口三维坐标 ，避免出现镜像错误。

7．2．4 采集的各次测量数据应逐一进行数据处理与三维坐标解算，形成三维轨迹过程曲线。

7．2．5 三维轨迹过程曲线的形态应满足 6．4．4 的要求 ，重复性应满足 6．4．5 的要求 。满足要求的过程曲线 ，宜将其中的跳跃点采用相邻坐标的平均值作为其坐标计算值。

7．2．6 形态和重复性均满足要求的三维轨迹过程曲线应进行合并处理 ，求其平均值 ，将平均值作为三维轨迹坐标的最终成果， 该曲线为三维轨迹最终曲线。

7．2．7 同一区段如存在 2 孔或 2 管以上 (如电力或通信管线) 的测量数据时 ，应按孔 (或管) 进行独立处理 。处理完成后 ，应叠加成果数据 ，核查是否存在空间碰撞的情形 。如出现空间碰撞 ，应复查测量和数据处理解算过程的符合性 ，对数据的可用性进行评估。

7．3 数据成果输出

7．3．1 测量成果输出应在数据处理完成并经检查合格的基础上进行。

7．3．2 输出的三维轨迹坐标应能完整反映轨迹的曲线形态 。若为管道束或多管并排时 ，应说明所测轨迹在管道 、管束或管块中的位置。

7．3．3 输出三维轨迹坐标的点间距有委托要求的按委托要求， 无委托要求的应依据三维轨迹最终曲线设定 ， 间距不宜大于1m。

7．3．4 数据成果输出包括以下内容：

a) 管道的轨迹数据 、数据表格 、数据文本；

b) 管道轨迹的三维图和二维视图等；

c) 处理的过程数据及各项精度指标。

8 质量检查与控制

8．1 一般规定

8．1．1 应通过两级检查一级验收的方式进行质量控制 。质量控制应覆盖测量作业全过程。

8．1．2 两级检查应在作业小组自查的基础上进行 ，检查应符合下列要求：

a) 测绘单位应配备检查人员实施过程检查 ，应对内业实施全数检查 ，对外业实施抽查 (抽查比例为： 每个测区或任务测量段总数的 10％且不少于 1 段) ，外业检查可在测量完成后立即进行；

b) 测绘单位应配备检查人员实施最终检查 ，最终检查应对内业进行检查 (抽查比例不少于测量成果的 30％且不少于 1 段) ，必要时应对外业进行检查。

8．1．3 提交检查测量成果资料应整理规范 、齐全完整。

8．2 质量检查

8．2．1 质量检查包括外业检查 (数据采集的检查) 和内业检查 (成果资料的检查) 。

8．2．2 外业检查应包括管道出入口坐标测量检查和管道三维轨迹定位测量的数学精度检查。

8．2．3 管道出入口坐标测量检查应采用同精度或高精度的方法进行重复测量 ，检查测量精度是否满足 4．4 的要求。

8．2．4 管道三维轨迹定位测量的数学精度检查可采用同精度或高精度的方法进行 。采用同精度方式进行检查时 ，宜采用重复测量的方式 。有条件时 ，可采用开挖等高精度的检查方式。

8．2．5 采用重复测量方式进行检查时 ，重复测量时数据详细处理所使用的管道出入口坐标 、管道轨迹坐标数据提取的起点及间隔等均应与原测量数据相同。

8．2．6 采用重复测量方式进行检查时 ，检查数据与原测量成果的较差在 4．4所规定中误差允许值的 2\sqrt{2} 倍以内的均应参与数学精度统计 ，超过的误差视为粗差 ， 同精度检查的粗差率不得超 过 5％ 。

8．2．7 高精度检查时 ，检查数据与原测量成果的较差超出 4．4所规定中误差允许值的 2倍的即为粗差 ，高精度检查的粗差率不得超过 10％ 。

8．2．8 在粗差率合格的前提下 ，应按测量管段分别统计高程中误差和平面位置中误差 。管道平面中误差 、高程中误差均应满足 4．4 的要求。

8．2．9 内业检查宜通过资料核查和比对分析的方法进行 。

8．2．10 资料核查应核对 、检查和分析作业者提交的观测数据、 数据处理及成果资料。

8．2．1 1 比对分析是对原测量的原始数据进行重新计算 ， 比较重 新计算的三维轨迹坐标成果与原计算成果 ， 比对精度指标的符合性。

8．2．12 测量成果的质量评定应参照现行行业标准《管线测量成果质量检验技术规程》 CH／T 1033 的规定进行。

8．2．13 经质量检查不合格的成果 ，不得提交 、验收或归档 ，应进行整改或返工处理 ，完成后应重新进行检查。

8．3 检查记录及报告

8．3．1 各级质量检查应形成完整的检查记录 ，包括质量问题及其整改记录 、质量统计记录等。

8．3．2 质量问题应描述完整 、规范 ，错漏归类应准确 ，记录填写应及时 、完整 、规范 、清晰 ，检查记录不得随意更改。

8．3．3 检查完成后 ，应编写检查报告 。检查报告的内容宜包括： 项目概况 、检查依据 、检验方法 、精度统计与质量评价 、存在问题及处理措施 、检查结论等。

8．3．4 检查记录 、检查报告应与测量成果一起归档保存。 9 成果编制

9．1 一般规定

9．1．1 地下管道三维轨迹惯性定位测量及检查工作结束后 ，应编制测量成果。

9．1．2 测量的成果宜包括工作依据文件 、过程记录和测量成果资料。

9．1．3 工作依据文件宜包括： 项目任务书 、合同书 、测量方案等。

9．1．4 过程记录宜包括： 所利用的已有成果资料 、坐标与高程的起算数据文件 、仪器的检验与校准记录 、测量过程记录 、检查记录等。

9．1．5 测量成果资料宜包括： 测量成果报告 、成果数据及检查报告等。

9．1．6 测量成果应履行严格的编制 、校核 、审批程序。

9．2 测量成果资料的编制

9．2．1 测量成果数据的编制应在测量成果输出的基础上进行，应符合相应的数据标准。

9．2．2 测量成果图宜包括平面图 、纵断面图及三维图。

9．2．3 平面图应准确表达出所测管段的平面位置及特征 ，符合相应的成图标准 (参见附录 D) 。

9．2．4 纵断面图应准确表达测量管段在空间的起伏变化 ， 图廓宜包括： 图名 、作业单位 、测量人员 、检查人员 、横向比例尺、 纵向比例尺等；应标注断面号 、管线高程 、起终点编号 、管线点水平间距及刻度等；起终点编号应与平面图一致 ；多管孔时宜编绘管孔的工井剖面示意图 ，并标注所测量的管孔 (参见附录 D) 。

9．2．5 三维图应在平面图 、纵断面图的基础上编制； 管点编号、 坐标 、高程等均应与平面图 、纵断面图保持一致 (参见附录 F) 。

9．2．6 测量成果表应包括测量管段起止点信息表 、测量管段坐标成果表。

9．2．7 测量管段起止点信息表应准确表达所测管段起始点 、终止点的位置信息与特征。

9．2．8 测量管段坐标成果表宜按管段独立编制 (参见附录G) 。

9．2．9 测量成果报告宜包括下列内容：

a) 工程概况：工程来源或依据 、 目的与要求； 工程的地理位置及地形条件； 开竣工时间；被测量管线情况； 实际完成的工作量等；

b) 技术依据：各工序作业标准依据； 坐标及高程基准及起算依据；

c) 投入：投入的设备名称 、型号 、产地 、数量等； 投入的人员数量 、职责 、职称或资格等；

d) 测量方法与过程： 包括整体作业流程； 管道起终点点位测量； 管道三维轨迹测量；数据处理与成图等；

e) 应说明的问题及处理措施；

f) 质量评定：各工序质量检测与评定结果；

g) 结论与建议；

h) 提交的成果；

i) 附图与附表。

9．2．10 小型工程或纳入其他管线探测项目中的分项工程可仅编制工作小结 ， 内容可适当简化。

9．2．1 1 测量的成果 (含三维轨迹最终曲线的电子数据) 应依据相关规定进行归档保存。