(浙)

浙江省地方計量技術規范

JJF（浙）1187—2022

地下水封石洞油庫容量校準規范

CalibrationSpecificationforCapacityofUndergroundOilStorage

inRockCaverns

2022-05-07發布2022-08-07實施

浙江省市場監督管理局發布

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地下水封石洞油庫容量校準規范

1范圍

本校準規范適用于單座洞罐容量不小于20×104m3，人工建造的用于儲存原

油、成品油的地下水封石洞油庫首次使用前的容量校準。其他類似洞庫容量校

準可參考本規范。

2引用文件

本規范引用了下列文件：

GB50026-2020工程測量規范

GB/T50455-2020地下水封石洞油庫設計標準

GB50996-2014地下水封石洞油庫施工及驗收規范

凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規范；凡是不注日期的

引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規范。

3術語和計量單位

3.1術語和定義

GB/T50455-2020、GB50026-2020界定的及以下術語適用于本規范。

3.1.1參照水平面referencelevel

在對洞室和巷道內附件的起止點進行測量時，由水準儀視準軸水平旋轉形

成的由充裝液體所形成的水平面。

3.1.2標高elevation

由水準儀和標高尺所測量的某一點到參照水平面的高度。

3.1.3計量管measuringtube

計量洞罐內沿垂直方向安裝的用于測量油品液位高度的定位管段。

3.1.4計量基準點datumpoint

位于計量管正下方的洞底以上位置，用于計量起始的參照點。

3.1.5參照高度referenceheight

計量管液位計安裝平面至計量基準點之間的垂直距離。

1

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3.2計量單位

計量單位采用國家法定計量單位。

4概述

4.1地下水封石洞油庫構造

水封洞庫是一種地下巖洞中的油庫，由若干洞罐組成，洞罐由洞室、洞室

封頭、連接巷道、施工巷道、計量管、密封塞、豎井、泵坑、集水池、各類管

線和其他附件組成。

4.2地下水封石洞油庫用途

水封洞庫是利用“水封”原理，將原油及其產品儲存于地下，經過容量標

定后，具有了計量特性，成為一種特殊的計量容器。

5計量特性

5.1容量

給出水封洞庫容量的實際值，其單個洞罐總容量校準的擴展不確定度應滿

足以下要求：

采用三維激光掃描法的校準擴展不確定度為0.15%（k=2）；

采用全站儀法的校準擴展不確定度為0.25%（k=2）。

6校準條件

6.1環境條件

洞罐內無明顯振動干擾源；洞罐內空氣中應無明顯懸浮灰塵、顆粒；避免

直射光源對光電測量設備干擾；環境相對濕度：≤95%。

洞罐內應無明顯積水、滲水、大石塊和泥漿等障礙物和雜質。

6.2技術條件

在新建水封洞庫工程驗收后，封閉水封洞庫前進行校準。

若洞罐表層附著黑色強吸光介質，則無法使用全站儀法和三維激光掃描法。

6.3安全條件

校準人員必須遵守相關安全規范，避免交叉作業。

校準人員若進行高空作業，應使用牢固耐磨的安全帶，并確保登高設備牢

固、安全；避免陷入積水明顯區域（如集水池等）。

2

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校準人員必須穿著工作服、防護鞋，佩戴手套和安全帽，防毒面具和護目

鏡等防護用品根據現場實際情況選擇佩戴。

空氣中氧氣、有害氣體、粉塵含量等應符合AQ3028-2008化學品生產單

位受限空間作業安全規范的要求。

6.4校準用標準器及配套設備

校準用標準器及配套設備主要技術參數見表1和表2。

表1校準用標準器技術參數表

設備名稱測量范圍準確度等級或最大允許誤差備注

測角準確度等級：不低于Ⅱ級

全站儀（1.5~1000）m

測距準確度等級：不低于Ⅱ級

測距最大允許誤差：±

（2+10×10-6L）mm

三維激光掃描儀（0.6~130）m水平和垂直方向測量最大允

許誤差：±20″

（注：L是測量距離，單位m）

（0~100）m使用時進行

鋼卷尺Ⅱ級

（0~200）m修正

使用時進行

測深鋼卷尺（）最大允許誤差：

0~50m±2mm修正

激光測距儀（0.5~100）m±1.5mm

自動安平水準儀（1~100）mDSZ3級及以上自動補償

表2校準用配套設備技術參數表

設備名稱型號規格/測量范圍備注

空盒氣壓表（800~1060）hPa±2hPa

（-10～50）℃最大允許誤差：

溫濕度表

（10～95）%RH±1.5℃；±7%RH

溫度計（-10～50）℃最大允許誤差：

3

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設備名稱型號規格/測量范圍備注

±0.2℃帶修正值使用

最大允許誤差：

標高尺（0~3）m

±1mm

防爆燈具——滿足要求

對講機——滿足要求

安全帶——滿足要求

棱鏡——滿足要求

三腳架——滿足要求

對中桿——滿足要求

便攜式有毒有害

滿足要求

氣體檢測儀——

數據處理軟件——滿足本規范的計算要求

7校準方法

7.1校準前準備

校準前環境條件、技術條件、安全條件分別滿足6.1、6.2、6.3的要求。選

擇三維激光掃描法或全站儀法進行測量，全站儀法見附錄A。

7.2三維激光掃描法測量步驟

7.2.1三維激光掃描法布設方法的選擇

三維激光掃描法設站方法分為控制網布設、標靶布設和控制網－標靶混合

布設方法，在滿足測量不確定度要求的前提下，根據現場實際情況進行選擇。

7.2.1.1控制網布設方法

參照附錄B的方法建立控制網，根據控制點坐標確定每一站三維激光掃描

儀的坐標和方位角。

7.2.1.2標靶布設方法

標靶選用可旋轉平面標靶或球形標靶，推薦選用球形標靶，標靶布設應符

合下列規定：

a）標靶應均勻布置且高低錯落，滿足點云數據拼接要求；

b）相鄰掃描站的公共標靶個數應不少于3個；

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c）標靶與掃描儀間的距離應與掃描儀性能、掃描參數設置相匹配，確保

能準確擬合靶心坐標，且靶心坐標擬合誤差不超過1mm。

7.2.1.3控制網－標靶混合布設方法

為了減少掃描儀基于標靶方式多站拼接的累計誤差，可以將水封洞庫分成

若干段，每一段采用標靶拼接方式布設，段與段直接采用控制網方式布設。

7.2.2洞室點云數據采集

7.2.2.1掃描站布設

掃描站的布設應符合下列規定：

a）掃描站應設置在機器視野開闊、地面穩定的安全區域；

b）掃描站掃描范圍應覆蓋整個掃描目標物，可根據三維激光掃描儀測量

范圍均勻布設站點，兩站間有效點云的重疊度不低于40%；

c）目標物結構復雜、通視困難或線路有拐角的情況應適當增加掃描站，

兩站間重疊率不低于20%；

d）采用導線控制網，在控制點附近布設掃描站進行精掃。

7.2.2.2數據采集

點云數據采集應滿足下列要求：

a）掃描前使掃描儀溫度與環境溫度保持一致；

b）確保鏡頭無起霧現象，開始測量；

c）記錄項目名稱、掃描日期、掃描站號、掃描站布設簡圖等信息，存儲

掃描數據；一站掃描結束后，檢查點云數據覆蓋范圍完整性、標靶數據完整性。

7.2.3參照高度的測量

將測深鋼卷尺尺錘放入液位計導向管中，使尺帶緊貼下尺槽或下尺點標識

位置，緩慢放下尺帶，讓尺帶在尺錘的重力作用下垂直下落，尺錘頂部剛好接

觸到計量基準點，并確認尺錘直立，此時讀取液位計導向管法蘭盤上沿所對應

的尺帶刻度，即為液位系統參考高度。收回尺帶按以上步驟重新測量，測量4

個方位，四次測量之差最大不得超過1mm，取平均值作為參照高度。

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7.2.4計量基準點的測量

在計量基準點附近增加掃描站，確保三維激光掃描儀準確測量基準點坐標。

在數據處理軟件上完成點云數據配準和坐標系轉換后，讀取計量基準點的高程

坐標作為起算點。

7.2.5數據處理

數據處理流程包括點云數據配準、坐標系轉換、降噪與抽稀、點云提取和

體積計算。

7.2.5.1數據配準

選擇控制點、標靶、特征地物點進行點云數據配準時，應采用不少于3個

同名點建立轉換矩陣進行點云配準，配準后同名點的精度應不低于2mm；

7.2.5.2坐標系轉換

應采用不少于3個分布均勻的同名點，通過七參數模型進行坐標系轉換，

轉換時宜固定比例因子，轉換殘差應小于臨近控制點中誤差的1/2；小范圍或

單一掃描目標物可采用一個已知點和一個已知方位進行坐標系轉換。

7.2.5.3降噪與抽稀

點云數據中存在脫離掃描目標物的異常點、孤立點時，應采用濾波或人機

交互進行降噪處理，點云數據抽稀應不影響目標物特征識別與提取。

7.2.5.4點云提取

點云提取選用xyz、pts、las等通用格式。

7.2.5.5體積計算

a）洞罐容量

將洞罐按鉛垂線均勻切N等分的水平薄片Vi，薄片高度小于等于5cm，計

算每份薄片體積，累加得到洞罐容量V。

N

（）

VVi1

i1

b）水平薄片體積

水平薄片體積通過均勻切的上下相鄰的水平薄片截面面積。

1（）

ViSiSi1SiSi1h2

3

6

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式中：hh/N

第個水平薄片的截面面積，2；

Si———imm

第個水平薄片的截面面積，2；

Si1———i+1mm

h———水平薄片厚度，m；

h———洞罐計算高度最高點到最低點的鉛錘高度，m；

水平薄片數量。得到個點為，取一點，其坐標

N———np1,p2,....,pno(x,y)

值為（），可在薄片內或薄片外任意位置，將相鄰兩點、

0,0P1x1,y2P2x2,y2

與o(x,y)組成一個三角形，其面積為（其值可能為正，可能為負）：

1

Sxy-xy（3）

OP1P221221

重復以上步驟對三角形進行計算并累加，得

OP2P3,OP3P4,,OPn-1Pn,

到水平薄片截面面積為：

n

1（）

Sixiyi1xi1yi4

2i

圖1水平薄片截面面積

8容量表的編制

容量表的高度最小分度為毫米，容量最小分度為不大于0.1m3。容量表的

起點高度一般為零點，但液位計有測量盲區時，容量表也可從液位計的最小高

度作為容量表的起點，但該液位以下高度只作為參考，不作計量使用。

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9校準結果表達

水封洞庫經校準后出具校準證書、容量表和容量表曲線圖，原始記錄參考

格式見附錄C，校準證書內頁參考格式見附錄D，容量表參考格式見附錄E。

8

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附錄A

全站儀法

A.1校準原理

通過建立并測量導線控制網，將洞罐內所有位置的空間坐標統一到一個三

維坐標系下。定義洞室的長度延伸方向為X軸，X軸順時針轉90度（垂直于

洞室延伸）方向為Y軸，洞室高程方向為Z軸，測量洞罐斷面、封頭、泵坑、

內部附件坐標并記錄（記錄格式見附錄B），形成洞罐三維坐標模型，應用數

據處理軟件計算罐容表。

A.2校準步驟

A.2.1布設控制網

按附錄B的方法布設控制網。

A.2.2斷面測量

a）根據布設的控制網，采用自由設站方式進行傳遞坐標的測量。自由設

站宜選用符合要求且不少于3個控制點作為交會基準，設站點各觀測方向之間

的夾角宜為30°～120°。

b）設站點的布設應沿著洞室（巷道）中線方向每間隔2m布設，在洞室（巷

道）折點處應增加設站點。

c）將全站儀架設在設站點上，整平全站儀，輸入氣象改正信息，在周邊

可通視的不應少于3點的既有控制點上架設反射棱鏡，并應分別量取儀器高和

棱鏡高，應精確至lmm；

d）依次選擇并瞄準既有控制點，應逐點逐測回進行方向和距離測量并應

自動記錄；

e）應利用自由設站數據處理軟件，對觀測數據進行處理，計算測站坐標

與交會殘差，并應進行殘差分析；

f）若某個觀測方向的計算殘差超限，應舍棄超限方向，并應重新進行交會

計算；

c）將全站儀水平旋轉至洞室（巷道）中線垂直方向，按表A.1的要求測量

斷面點并記錄。

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表A.1斷面點測量要求

測量位置點間距（m）

拱頂部分≤0.3

直線段部分≤0.5

A.2.3洞室封頭測量

a）將全站儀架設在封頭附近的洞室（巷道）中線上，并使得全站儀的最

大仰角不大于60°。

b）按自由設站方式獲取全站儀坐標和方位角。

c）將全站儀照準封頭邊界，依次測量封頭邊界，封頭邊界測量點距離步

進應不大于表A.1規定的距離步進值。

d）將全站儀照準封頭面，在封頭邊界內，取垂直距離0.5m，水平距離0.5m，

先垂直方向，再水平方向依次測量封頭面上各點坐標。

A.2.4泵坑/坑道測量

根據泵坑/坑道的幾何形狀，使用手持激光測距或鋼卷尺測量其幾何尺寸，

并求其體積。測量泵坑/坑道距離最近控制點所在平面的標高差和泵坑/坑道深

度計算出泵坑/坑道的起點高度和止點高度。在測量泵坑/坑道上沿標高和深度

時，在對稱的4位置測量并記錄，取平均值，當變化較大時，可適當增加測量

位置。

A.2.5內部附件測量

水封洞庫內附件一般具有規則的幾何形狀，測量出其幾何尺寸，即可求出

其體積。同時還需確定各附件的起點高度和止點高度，即測量各附件的最低點

和最高點到控制點所在平面的標高差。對于不能實際測量的附件，也可采用竣

工圖紙標注的數據。

A.2.6計量基準點測量

在測量過程中，應使用全站儀對計量基準點Z坐標進行測量，并作為容量

計算的起點。

A.3數據處理

A.3.1洞室與巷道容量計算

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a）將多個洞室和巷道容量按圖A.1逐層計算，并按照其高程位置，納入總

體高程的逐層容量計算中，從而得到整體的高程－容量表和曲線。

b）依次將采集的每斷面測量數據按10cm的高程間隔進行三次樣條插值，

計各點坐標為的X坐標為Xij。（ｉ為Ｙ方向序號，間距為Δj；ｊ為Ｚ方向序

號，間距為Δi）

c）計算j層面積為：

nΔ（LL）

iij（i1）j（）

SjA.1

i22

RLRL

式中Lij為xij、xij之間直線距離LijXij-Xij。

d）單個洞室/巷道的在j高程處容量為：

jΔ（SS）

jjj-1（）

VjA.2

i22

e）單個洞室/巷道的總容量為：

mΔ（SS）

Vjjj-1（A.3）

i22

f）洞室與巷道在j高程總容量為：

（）

Vj總VjA.4

g）洞室與巷道在總容量為：

（）

V總VA.5

圖A.1洞室與巷道容量計算示意圖

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A.3.2內部附件數據處理

洞室內的進出管線、泵閥及其他附件體積按幾何形狀計算，在編制容量表

時，應在其起點高程與止點高程之間平均扣除；當附件體積使洞室有效容量增

加時則應平均增加。

A.3.3泵坑/坑道數據處理

對于圓柱形泵坑，各直徑變化位置對應的直徑值按照該值的高程排序，并

計算泵坑上沿及泵坑底板高程。泵坑體積計算公式如下，其他形狀泵坑/坑道

根據其幾何形狀進行計算。

n

122（）

VRiRi1HiHi1A.6

i12

在編制容量表時，直徑變化位置之間的體積計算按照相鄰直徑變化位置直

徑值的線性插值進行計算。

12

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附錄B

控制網的布設方法和要求

B.1平面控制網

B.1.1采用導線測量方法建立平面控制網。

B.1.2導線測量的原理

導線測量的原理是在地面上按一定要求選定一系列的點，每一個點都設置

測量標志，將相鄰點連接后構成地面上的導線。測量各導線邊的長度和各導線

點（控制點）的轉折角，再將觀測結果歸算到平面坐標系上。

如圖B.1所示，以已知的K1A邊平面坐標方位角α為起始水平方位角，用

歸算后的折角依次推算各導線邊的坐標方位角。根據起始控制點K1的已知平面

直角坐標（Xk1，Yk1）和平面導線上各導線邊的長度及坐標方位角，逐個推算

出各控制點的平面直角坐標。

圖B.1導線測量基本原理圖

B.1.3導線控制測量的技術要求

B.1.3.1導線控制測量的主要技術應符合表B.1的要求。

表B.1導線控制測量的主要技術要求表

導線長度L測角中誤差測距中誤差測距相對中方位角閉合導線全長閉

（km）（″）（mm）誤差差（″）合差

2≤L＜52.5181/800005n≤1/35000

＜≤

L25151/3000010n1/15000

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B.1.3.2導線控制網布設與測量原則：

a）能夠布設為閉合導線的應布設為閉合導線，不能布設為閉合導線的采用

支線形式布設；

b）控制點位應選在穩固地段，視野應開闊且方便加密、擴展和尋找；

c）相鄰控制點之間應通視良好，確保洞室（巷道）內任意位置兩個以上控

制點可通視；

d）相鄰兩點之間的視線傾角不宜過大；

e）應充分利用符合要求的原有控制點；

f）導線相鄰邊長不易一般不宜超過1：3的比例；

g）用全站儀測量距離前，應進行氣象元素的測定。讀數前應將溫度計懸

掛在離開地面和人體1.5m以外的地方，且讀數精確至0.2℃；氣壓表應置平，

指針不應滯阻，且讀數精確至50Pa，并將數據輸入全站儀。

B.1.4導線控制測量的步驟

a）如圖B.1所示，K1為起始控制點，設K1點平面坐標為（0，0），在控

制點K2處架設全站儀，在控制點K1、K3處架設棱鏡，整平對中全站儀后，盤

左照準控制點K1處棱鏡并測距，讀取水平角讀數左和水平距離d21左。順時針

左

轉動照準部瞄準控制點K3處棱鏡并測距，讀取水平讀數和水平距離d23左。

倒轉望遠鏡，使成盤右位置，先瞄準控制點K3處棱鏡并測距，讀取水平讀數

為右和水平距離d23右，再逆時針轉動照準部瞄準控制點K1處棱鏡并測距，讀

取水平讀數右和水平距離d23右。

b）將全站儀搬站到下一個控制點，重復a）步驟，完成全部測量工作。

B.1.5導線控制測量的數據計算

B.1.5.12C值的計算

為避免產生粗大誤差，對水平讀數必須進行校核，計算2C值：

-（）

2C1左右180B.1

-（）

2C2左右180B.2

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要求2C12C215″，如果超過限值，應檢查原因并重新測量。每臺儀器

的2C值均應接近一個常數，如發現變化較大，則應找出原因，并重新對儀器

進行檢查與校正。

B.1.5.2水平角的計算

上、下半測回角的計算如下式，如為負數則加360°。

上左-左（B.3）

下右-右（B.4）

水平角（一測回角）的計算如下式：

i

+

上下（B.5）

i2

B.1.5.3導線邊長的計算

取兩控制點間互測的四個平距值的平均值作為導線邊長。

B.1.5.4角度閉合差的計算

導線角度閉合差是導線測量時內業計算的一部分，其目的是為了減小誤差

對測量角度的影響，為導線方位角的計算降低誤差。

對于閉合導線，n邊形閉合導線內角和的理論值為：

理（n-2）180（B.6）

式中：n——導線邊數或轉折角數。

由于觀測水平角不可避免地含有誤差，致使實測的內角之和測不等于理論

值理，兩者之差，稱為角度閉合差，用f表示，即：

（）

f測-理B.7

式中：實測的內角之和。

測——

方位角閉合差應不大于表B.1的規定值。

B.1.5.5水平角改正的計算

按平均分配原則計算轉折角改正數，如果不能整除，余數加到對應邊長差

最大的角中：

15

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-f

V（B.8）

n

B.1.5.6改正后的水平角的計算

改正后的水平角i'等于所測水平角i加上水平角改正β，改正后的閉合

導線內角和應等于理論值。

i'iβ（B.9）

B.1.5.7各導線邊的坐標方位角的計算

根據起始邊的已知坐標方位角及改正后的水平角，推算其他各導線邊的坐

標方位角，最后推算出起始邊坐標方位角，它應與原有的起始邊已知坐標方位

角相等，否則應重新檢查計算，如圖B.1中：

k1k21'（B.10）

式中：k1k2——K1K2導線邊的坐標方位角；

——K1A的起始方位角；

1'——AK1K2改正后的水平角。

k2k3k1k22'-360（B.11）

式中：k2k3——K2K3導線邊的坐標方位角；

k1k2——K1A的起始方位角；

2'——K1K2K3改正后的水平角。

以此類推計算所有坐標方位角，最后推算出的起始邊坐標方位角，它應與

原有的起始邊已知坐標方位角相等，否則應重新檢查計算。

B.1.5.8坐標增量的計算

根據已推算出的導線各邊的坐標方位角和相應邊的邊長，計算各邊的坐標

增量。以圖B.1中導線邊K1K2為例，其坐標增量為：

xk1k2Dk1k2cosk1k2（B.12）

yk1k2Dk1k2sink1k2（B.13）

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B.1.5.9坐標增量閉合差的計算

閉合導線，縱、橫坐標增量代數和的理論值應為零，即：

xth0

（B.14）

yth0

實際計算所得的區和不等于零，從而產生縱坐標增量閉合差

xthyth

Wy，和橫坐標增量閉合差Wx，即

Wxxth

（B.15）

Wyyth

B.1.5.10導線全長閉合差和導線全長相對閉合差的計算

計算導線全長閉合差WD：

WW2W2

Dxy（B.16）

計算導線全長相對閉合差WK：

WD

WK（B.17）

Di

式中：Di——各導線邊長；

B.1.5.11分配坐標增量閉合差

按與邊長成正比的原則，將分配坐標增量閉合差分配到各邊對應的縱、橫

坐標增量中去：

Wx

vxi-Di

Di

（B.18）

W

v-yD

yii

Di

B.1.5.12改正后的坐標計算

各邊坐標增量計算值加上相應的改正數，即得各邊的改正后的坐標增量。

改正后縱、橫坐標增量之代數和應分別為零。

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B.2高程控制網

B.2.1采用水準測量方法建立高程控制網。

B.2.2高程控制測量的技術要求

B.2.2.1高程控制測量的主要技術應符合表B.2的要求。

表B.2高程測量的主要技術要求

L（km）每千米高差全中誤差（mm）

L＜510

B.2.2.2洞內高程控制測量，應符合下列規定：

a）水準點宜按每200m間距設置1個；

b）水準點可利用導線點，也可單獨埋設。

B.2.3高程控制測量的方法

選取適當位置安平水準儀。將標尺立于控制點上，保持垂直，用水準儀依

次測量可測范圍內的所有控制點標高。測量完成后換站依次測量其他所有的控

制點。每次移動水準儀后應重復測量已知標高的臨近控制點的標高，使其能修

正到同一參照水平面。待所有定位控制點標高測量完成，設測量參照點的相對

高程為0，其余各控制點依此計算高程。能夠閉合的控制線的高程閉合差應小

于2nmm，n為單程測站數。不能夠閉合的控制線應采用回測到起始控制點

進行數據校核，超差應查找原因，重新測量。高程閉合差在允許范圍內，進行

高程平差計算，將高程閉合差平均分配到控制點的高程上。

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附錄C

原始記錄參考格式

導線控制網測量外業記錄表

受校單位：罐號：氣溫：氣壓：

2C互

測盤左盤右2C水平角（°′″）距離（m）

測站目標差

回

°′″°′″″″半測回一測回第1次第2次互差平均

（⑨+⑩）

②⑤=①-②180⑦⑨⑩⑨-⑩

5±

⑤-⑥（⑦+⑧）/2/2

③④⑥=③-④±180⑧

校準記錄校核日期年月日

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導線點坐標內業計算表

點號觀測角角度改正坐標方位角距離縱坐標增量值橫坐標增量值縱坐標值橫坐標值

°′″″°′″D(m)Δx(m)Vx(m)Δy(m)Vy(m)X(m)Y(m)

1234567891011

總和

輔助n=fβ″=fx(m)=

計算fβ限″=fy(m)=KS=fs/∑D=1/

Vβ″=－fβ/n=fs(m)=K限=1/

校準計算校核日期年月日

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水準測量外業觀測記錄表

測站目標水準尺讀數（m