震后理縣縣城應(yīng)急測(cè)繪基準(zhǔn)的建立及應(yīng)用分析

李云星

(湖南省第一測(cè)繪院，湖南衡陽(yáng) 421001)

震后理縣縣城應(yīng)急測(cè)繪基準(zhǔn)的建立及應(yīng)用分析

李云星?

(湖南省第一測(cè)繪院，湖南衡陽(yáng) 421001)

“5.12”汶川特大地震后，理縣城市測(cè)繪基準(zhǔn)遭受重創(chuàng)，災(zāi)后重建急需一套完善的測(cè)繪基準(zhǔn)。從實(shí)情出發(fā)，施測(cè)的理縣應(yīng)急測(cè)繪基準(zhǔn)科學(xué)、實(shí)用，在理縣縣城重建中發(fā)揮了重要作用。

測(cè)繪基準(zhǔn)；控制網(wǎng)；成果精度；應(yīng)急

1 引 言

受“5.12”汶川特大地震的影響，理縣縣城基礎(chǔ)設(shè)施遭受破壞，原有測(cè)繪基準(zhǔn)損毀嚴(yán)重。當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)援建單位對(duì)災(zāi)后的理縣縣城重新規(guī)劃、建設(shè)。顯然，其原有測(cè)量控制網(wǎng)已不能滿足規(guī)劃與基礎(chǔ)建設(shè)的需要。按照統(tǒng)一部署，湖南省第一測(cè)繪院開(kāi)展對(duì)口支援，在該縣城約5 km2范圍內(nèi)施測(cè)了高精度應(yīng)急基礎(chǔ)測(cè)繪控制網(wǎng)，較好地滿足了其重建之規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工對(duì)測(cè)繪基準(zhǔn)的需要。

2 震前理縣測(cè)繪基準(zhǔn)概況

2.1 地理位置與地形特點(diǎn)

理縣位于四川省西部，青藏高原東部，阿壩藏族羌族自治州東南緣，處北緯30°54′43″～31°12′12″，東經(jīng)102°32′46″～103°30′30″，境內(nèi)山巒起伏，平均海拔2 700 m。理縣縣城坐落地雜谷腦鎮(zhèn)屬典型的中高山峽谷地形，四周山地海拔3 000 m以上，縣城內(nèi)平均海拔1 833 m。

2.2 原有測(cè)繪基準(zhǔn)及問(wèn)題

測(cè)區(qū)內(nèi)無(wú)國(guó)家基本控制點(diǎn)。震前，縣城測(cè)量控制網(wǎng)為一個(gè)簡(jiǎn)易獨(dú)立坐標(biāo)系，僅10余個(gè)二級(jí)控制點(diǎn)。震后，控制點(diǎn)受損，精度得不到保證。同時(shí)，很多地方接收不到GPS衛(wèi)星信號(hào)，加之地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，開(kāi)展測(cè)量工作難度較大。

3 震后理縣應(yīng)急測(cè)繪基準(zhǔn)的建立

3.1 設(shè)計(jì)的基本思想

充分考慮震區(qū)災(zāi)后的實(shí)際，因地制宜，建立新的理縣獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)，作為理縣災(zāi)后重建之規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工應(yīng)急基礎(chǔ)測(cè)繪基準(zhǔn)。確?？刂凭W(wǎng)點(diǎn)埋設(shè)基礎(chǔ)穩(wěn)定、測(cè)量安全、方便應(yīng)急使用。保證較高的控制網(wǎng)內(nèi)部精度，并且利于控制點(diǎn)長(zhǎng)期保存和將來(lái)與國(guó)家基本控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)及擴(kuò)展。

(1)控制網(wǎng)布設(shè)與等級(jí)

理縣應(yīng)急測(cè)繪基準(zhǔn)分兩級(jí)控制，即E級(jí)GPS控制網(wǎng)測(cè)量和一級(jí)GPS控制網(wǎng)測(cè)量，共布設(shè)E級(jí)GPS控制點(diǎn)8個(gè)、一級(jí)控制點(diǎn)22個(gè)。采用四等水準(zhǔn)測(cè)量聯(lián)測(cè)E級(jí)GPS控制點(diǎn)與一級(jí)GPS控制點(diǎn)共24個(gè)。

(2)平面坐標(biāo)系統(tǒng)、高程系統(tǒng)的選取

理縣應(yīng)急測(cè)繪基準(zhǔn)平面采用獨(dú)立坐標(biāo)，參考1980西安坐標(biāo)系及其橢球參數(shù)，按任意帶高斯正形投影，中央子午線為103°10′。以實(shí)測(cè)G03的大地坐標(biāo)換算其任意帶1980西安坐標(biāo)，假定其為坐標(biāo)起算點(diǎn)；高程采用獨(dú)立高程系，以理縣城建規(guī)劃局指定點(diǎn)位(G08)為假定高程起算點(diǎn)。

(3)城市平均高程面上成果的換算

因理縣海拔較高，測(cè)距邊投影變形甚大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出城市測(cè)量規(guī)范對(duì)長(zhǎng)度變形不超過(guò) 2.5 cm/km的規(guī)定。結(jié)合實(shí)際并經(jīng)計(jì)算，選取 1 850 m高程面作為理縣城市平均投影高程面，并將GPS平差的坐標(biāo)統(tǒng)一換算至該高程面，實(shí)際使用時(shí)應(yīng)采用抵償高程面成果。坐標(biāo)換算公式為:

式中，X、Y為換算前點(diǎn)的坐標(biāo)，Xp、Yp為換算后抵償高程面上的坐標(biāo)，X0、Y0為換算前點(diǎn)所在坐標(biāo)系中長(zhǎng)度變形被抵償?shù)狞c(diǎn)(理論中心點(diǎn))的坐標(biāo)，H為抵償面的高程值，R為地球平均曲率半徑。

3.2 理縣應(yīng)急測(cè)繪基準(zhǔn)成果精度

理縣應(yīng)急測(cè)繪基準(zhǔn)成果質(zhì)量可靠。GPS網(wǎng)聯(lián)測(cè)所構(gòu)成同步環(huán)、異步環(huán)檢核條件充分，圖形強(qiáng)度較好。E級(jí)GPS網(wǎng)中每個(gè)時(shí)段觀測(cè)時(shí)間都大于40 min，GPS網(wǎng)平均每點(diǎn)設(shè)站1.9次。一級(jí)GPS網(wǎng)每個(gè)時(shí)段觀測(cè)時(shí)間都大于30 min，GPS網(wǎng)平均每點(diǎn)設(shè)站1.6次。每個(gè)時(shí)段至少有4顆以上分布均勻的有效觀測(cè)衛(wèi)星，PDOP≤6。采用中海達(dá)Hi－Targat 3.0軟件進(jìn)行基線處理與平差，基線解算結(jié)果全部采用固定雙差分解，未出現(xiàn)粗差及錯(cuò)誤，基線的質(zhì)量可靠。

高程系統(tǒng)采用獨(dú)立高程系，利用清華山維NASEW V3.0嚴(yán)密平差程序以測(cè)段長(zhǎng)度定權(quán)進(jìn)行平差。

(1)E級(jí)GPS網(wǎng)精度統(tǒng)計(jì)

同、異步環(huán)閉合差檢核 表1

WGS－84坐標(biāo)系中的自由網(wǎng)平差精度統(tǒng)計(jì) 表2

二維約束平差精度 表3

(2)一級(jí)GPS網(wǎng)精度

同、異步環(huán)閉合差檢核 表4

WGS－84坐標(biāo)系中的自由網(wǎng)平差精度 表5

二維約束平差精度 表6

(3)GPS網(wǎng)高程擬合

由于地形限制及其他實(shí)際情況的影響，未能對(duì)E級(jí)GPS控制點(diǎn)G02、G04、G05、G07和一級(jí)控制點(diǎn)I14、I22聯(lián)測(cè)四等水準(zhǔn)。但以G01、G03、G06、G08及20個(gè)一級(jí)點(diǎn)的高程起算，采用了GPS網(wǎng)高程擬合法，解算了上述6個(gè)點(diǎn)的擬合高程。通過(guò)對(duì)已聯(lián)測(cè)四等水準(zhǔn)的24個(gè)點(diǎn)的水準(zhǔn)高差與相應(yīng)GPS擬合高差進(jìn)行比對(duì)，其高差之差最大不超過(guò)±3 cm。因此，擬合高程的使用可視情況而定，未聯(lián)測(cè)四等水準(zhǔn)的上述6個(gè)點(diǎn)的高程除不可直接用于其他等級(jí)高程控制起算和要求較高的工程測(cè)量外，對(duì)地形碎部測(cè)量影響不大。

(4)四等水準(zhǔn)平差精度

水準(zhǔn)路線總長(zhǎng)為21.8 km，構(gòu)成附合或閉合環(huán)3個(gè)，共27個(gè)測(cè)段，聯(lián)測(cè)E級(jí)GPS點(diǎn)4個(gè)，一級(jí)GPS點(diǎn)20個(gè)，共聯(lián)測(cè)點(diǎn)24個(gè)。水準(zhǔn)網(wǎng)網(wǎng)型合理，觀測(cè)方法正確，平差精度高，成果可靠。

水準(zhǔn)網(wǎng)平差的基本情況 表7

水準(zhǔn)網(wǎng)環(huán)線閉合差 表8

3.3 抵償高程面上成果的檢核

選取了長(zhǎng)度變形較大、有代表意義的4條基線邊進(jìn)行實(shí)地檢核。測(cè)距邊經(jīng)儀器常數(shù)改正、氣象改正與傾斜改正后，得到實(shí)地點(diǎn)與點(diǎn)之間的水平距離，將其與抵償高程面平面坐標(biāo)反算邊長(zhǎng)比較，如表9所示。

基線邊實(shí)地檢核比較 表9

可見(jiàn)，采用抵償高程面坐標(biāo)科學(xué)、合理，符合城市測(cè)量規(guī)范對(duì)長(zhǎng)度變形限制的要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

理縣震后應(yīng)急測(cè)繪基準(zhǔn)建立時(shí)，充分考慮了其精度規(guī)格、實(shí)用性、便于長(zhǎng)期使用和將來(lái)控制網(wǎng)的擴(kuò)展等多方面因素。目前，該應(yīng)急測(cè)繪基準(zhǔn)能完全滿足震后縣城規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工之需。未來(lái)，若城市規(guī)模擴(kuò)張，分布較密、較均勻和利于長(zhǎng)期保存的控制點(diǎn)為控制網(wǎng)的擴(kuò)容、改造預(yù)留了較大空間。同時(shí)，根據(jù)理縣縣城建設(shè)和發(fā)展的要求，建議利用網(wǎng)絡(luò)GPS等技術(shù)手段將該應(yīng)急測(cè)繪基準(zhǔn)網(wǎng)與國(guó)家測(cè)繪基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)掛接。

[1]CJJ 8－99.城市測(cè)量規(guī)范[S].

[2]李云星.平面坐標(biāo)系統(tǒng)確立的思路與方法[J].測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)化，2007，41(4)

Application of Analysis to Establish Surveying Benchmarks of Lixian County City for Emergency after the Earthquake

Li YunXing
(The First Surveying and Mapping Institute of Hunan Province，Hengyang 421000，China)

After“5.12”Wenchuan especially big earthquake，the survey datum of LIXian County city suffers the heavy losses.after the disaster，reconstructs is urgently needed a set of perfect survey datum.from Practice，the emergency survey datum of LIXian County city is scientific and practical，and this survey datum plays the influential role in the construction of LIXian County city.

Surveying benchmarks；control net；results precision；Emergency

1672－8262(2010)05－118－02

P226.3

B

2010—02—21

李云星(1967—)，男，高級(jí)工程師，主要從事信息化測(cè)繪技術(shù)與GIS應(yīng)用等工作。