青島地鐵控制測(cè)量中的邊長(zhǎng)改化

王曉兵，李淑娟，馬震，張洪德，韓磊

(1.青島市勘察測(cè)繪研究院，山東青島 266032； 2.新疆地礦測(cè)繪院，新疆烏魯木齊 830017)

青島地鐵控制測(cè)量中的邊長(zhǎng)改化

王曉兵1?，李淑娟1，馬震2，張洪德1，韓磊1

(1.青島市勘察測(cè)繪研究院，山東青島 266032； 2.新疆地礦測(cè)繪院，新疆烏魯木齊 830017)

詳細(xì)闡述了邊長(zhǎng)改化在高等級(jí)控制測(cè)量中的必要性和重要性，結(jié)合邊長(zhǎng)改化在青島地鐵控制網(wǎng)中的應(yīng)用，指出了邊長(zhǎng)改化在青島城市高等級(jí)控制測(cè)量中的重要作用。

邊長(zhǎng)改化；地鐵控制網(wǎng)

1 引 言

青島地鐵控制網(wǎng)作為地鐵施工的基礎(chǔ)，是青島地鐵能按設(shè)計(jì)分段施工并能最終全線順利貫通的重要保證。地鐵控制網(wǎng)結(jié)合青島當(dāng)?shù)氐奶厥獾乩憝h(huán)境，分兩級(jí)布設(shè)，首級(jí)控制網(wǎng)由GPS網(wǎng)布設(shè)完成，在首級(jí)GPS網(wǎng)的基礎(chǔ)上，布設(shè)精密導(dǎo)線網(wǎng)，為保證青島市內(nèi)的地鐵能夠和GPS保持在同一個(gè)控制系統(tǒng)下，對(duì)建立的控制網(wǎng)進(jìn)行邊長(zhǎng)改正相當(dāng)重要。本文以青島地鐵三號(hào)線控制網(wǎng)為例，對(duì)邊長(zhǎng)的改化的作用進(jìn)行研究，為后續(xù)的青島地鐵建設(shè)中的控制網(wǎng)布設(shè)提供有利參考。

2 工程概況

青島地鐵一期工程(3號(hào)線)線路呈“西-東-北-西”走向，全部為地下站，其中分暗挖車站和明挖車站，暗挖車站通過(guò)豎井施工。

青島地鐵3號(hào)線地面精密導(dǎo)線網(wǎng)是在GPS控制網(wǎng)布設(shè)完成后，為方便施工布設(shè)的二級(jí)加密控制網(wǎng)。精密導(dǎo)線點(diǎn)沿3號(hào)線經(jīng)過(guò)的實(shí)際路線選定，主要布設(shè)成以GPS控制點(diǎn)為起算點(diǎn)的附合導(dǎo)線。

3 測(cè)量實(shí)施

本工程導(dǎo)線測(cè)量采用徠卡全站儀TS30及配套棱鏡進(jìn)行導(dǎo)線網(wǎng)觀測(cè)，儀器標(biāo)稱精度為測(cè)角0.5″、測(cè)距0.6 mm+1 ppm，全站儀水平軸不垂直于豎軸之差，不應(yīng)超過(guò)10″，對(duì)點(diǎn)器對(duì)中誤差不大于1 mm。

3.1 水平角觀測(cè)

按照軌道交通測(cè)量規(guī)范和城市測(cè)量規(guī)范的要求[1，2]，一級(jí)全站儀水平角觀測(cè)4測(cè)回，水平角方向觀測(cè)法的技術(shù)要求如表1所示。

精密導(dǎo)線觀測(cè)過(guò)程中，氣泡中心位置偏離整置中

心不超過(guò)一格，全站儀圓水準(zhǔn)氣泡應(yīng)置中。

水平角觀測(cè)技術(shù)要求 表1

導(dǎo)線觀測(cè)選擇在上午11:30以前和下午2:30后進(jìn)行，多數(shù)測(cè)站選擇氣象條件較為穩(wěn)定的夜間進(jìn)行觀測(cè)。天氣炎熱時(shí)對(duì)儀器進(jìn)行打傘，保證儀器各方面受熱均勻。

水平角觀測(cè)過(guò)程中，一倍照準(zhǔn)差變動(dòng)范圍或測(cè)回較差超限時(shí)，應(yīng)重測(cè)超限方向，并聯(lián)測(cè)零方向。

下半測(cè)回歸零差或零方向的兩倍照準(zhǔn)變動(dòng)范圍超限時(shí)，應(yīng)重測(cè)零方向。

一測(cè)回中重測(cè)方向數(shù)超過(guò)總方向數(shù)的1/3時(shí)，應(yīng)重測(cè)該測(cè)回，當(dāng)重測(cè)的測(cè)回?cái)?shù)超過(guò)總測(cè)回1/3時(shí)，應(yīng)重測(cè)該測(cè)站。

3.2 邊長(zhǎng)測(cè)量

邊長(zhǎng)測(cè)量同角度測(cè)量同步進(jìn)行，具體技術(shù)要求如表2所示。注:1.(a+bd)為儀器標(biāo)稱精度，a為固定誤差，b為比例誤差系數(shù)，d

邊長(zhǎng)測(cè)量技術(shù)要求 表2

為距離測(cè)量值(以千米計(jì))；

2.一測(cè)回指照準(zhǔn)目標(biāo)一次讀數(shù)4次。往返2測(cè)回由正倒鏡各一

測(cè)回構(gòu)成。

精密導(dǎo)線邊長(zhǎng)測(cè)量選擇在成像清晰和氣象條件穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行，雨天和大風(fēng)天氣不作業(yè)，與太陽(yáng)照射順光和逆光不作業(yè)。

測(cè)距過(guò)程中，當(dāng)視線被遮擋出現(xiàn)粗差時(shí)，應(yīng)重新測(cè)量。

當(dāng)觀測(cè)數(shù)據(jù)超限時(shí)，應(yīng)重測(cè)整個(gè)測(cè)回。

邊長(zhǎng)觀測(cè)要考慮氣象、加減常數(shù)及歸化改正[7～10]。氣象數(shù)據(jù)應(yīng)量取兩端點(diǎn)測(cè)邊始末的氣象數(shù)據(jù)，取均值。氣壓表置平，指針活動(dòng)靈敏，氣象數(shù)據(jù)測(cè)定技術(shù)要求見表3。

氣象數(shù)據(jù)測(cè)定技術(shù)要求 表3

3.3 邊長(zhǎng)改正

導(dǎo)線邊長(zhǎng)除進(jìn)行儀器加乘常數(shù)及氣象改正外，還應(yīng)進(jìn)行高程歸化改正和高斯投影改正[3]。

式中:D′°為測(cè)距兩端點(diǎn)的平均高程面上的水平距離(m)；

Ra為參考橢球體在測(cè)距邊方向法截弧的曲率半徑(m)；

Hp為現(xiàn)有城市坐標(biāo)系統(tǒng)投影面高程或城市軌道交通工程線路軌道的平均高程(m)；

Hm為測(cè)距邊兩端點(diǎn)的平均高程(m)。

測(cè)距邊在高斯投影面上的長(zhǎng)度，按下式計(jì)算:

式中:Ym為測(cè)距邊兩端點(diǎn)橫坐標(biāo)之平均值(m)；Rm為測(cè)距邊中點(diǎn)的平均曲率半徑(m)；

△Y為測(cè)距邊兩端點(diǎn)近似橫坐標(biāo)的增量(m)。

距離改化結(jié)果 表4

3.4 成果對(duì)比

地鐵精密導(dǎo)線網(wǎng)的平差計(jì)算采用武漢大學(xué)編制的地面測(cè)量工程控制測(cè)量數(shù)據(jù)處理通用軟件包(Version 5.0)(簡(jiǎn)稱科傻-COSA系統(tǒng))進(jìn)行嚴(yán)密平差[4]，計(jì)算結(jié)果比較如表5所示。

距離改正前后結(jié)果對(duì)比情況 表5

4 結(jié) 語(yǔ)

在城市軌道交通測(cè)量中，較高等級(jí)的控制測(cè)量對(duì)邊長(zhǎng)的改化相當(dāng)重要[7]。其中，邊長(zhǎng)改化中，由于在青島地鐵控制測(cè)量中布設(shè)的導(dǎo)線，線路較短集中在200 m左右，側(cè)段上高程起伏不大，城市0 m面改正影響不大，氣象改正和高斯改化是影響控制成果質(zhì)量的主要因素。青島地鐵工區(qū)橫坐標(biāo)值接近31 km，比較靠近投影帶的邊緣，高斯投影改化值比較大，并且地鐵規(guī)范中對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)精度要求比較高，盡管將測(cè)量邊長(zhǎng)進(jìn)行高斯投影改化會(huì)給施工單位放樣帶來(lái)一定困難，但由于投影改化值達(dá)10 ppm，故測(cè)量成果還是按照規(guī)范規(guī)定進(jìn)行了投影改化[11]。

對(duì)于小面積的區(qū)域可以忽略，但對(duì)于大面積的控制測(cè)量，經(jīng)過(guò)邊長(zhǎng)改化后的測(cè)量成果相對(duì)精度有所提高的同時(shí)，坐標(biāo)閉合差也有一定的提高，同時(shí)坐標(biāo)閉合差分配更加均勻，重要的是后驗(yàn)單位權(quán)中誤差提高明顯，對(duì)已知點(diǎn)起到了很好的檢核作用。可見在加、乘數(shù)改正和兩差改正可以有效提高高等級(jí)控制網(wǎng)的精度，所以，在以后青島地鐵的控制網(wǎng)測(cè)量中，對(duì)于長(zhǎng)度在200m以上的邊長(zhǎng)改化應(yīng)列為控制網(wǎng)成果解算中的重要組成部分。

[1] GB50308-2008.城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范[S].

[2] CJJ8-1999.城市測(cè)量規(guī)范[S].

[3]李青岳，陳永奇.工程測(cè)量學(xué)[M].北京:測(cè)繪出版社，1995，236～237.

[4] 武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院測(cè)量平差學(xué)科組.誤差理論與測(cè)量平差基礎(chǔ)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社，2003，108～114.

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Correction of Side Length for Control Survey in Tsingtao Subway

Wang Xiaobing1，Li Shujuan1，Ma Zhen2，Zhang Hongde1，Han Lei1
(1.Qingdao Exploration and Survey institute，Qingdao 266032，China；2.Xinjiang Mineral Survey Institute，Urumqi830017，China)

This paper describes the side length change in the high-level control of the necessity and importance of measurement，combined with side length change in Qingdao subway control，pointed out that the Side Length Change in Qingdao city high-grade controlmeasurementimportant role.

side length change；controlmeasure of subway

1672-8262(2013)05-125-02

P258

B

2012—10—31

王曉兵(1982—)，碩士，從事城市工程測(cè)量和測(cè)繪新技術(shù)等方面的相關(guān)應(yīng)用研究。