李云星

(湖南省第一測繪院，湖南衡陽 421001)

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

李云星?

(湖南省第一測繪院，湖南衡陽 421001)

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

測繪基準(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，原有測繪基準(zhǔn)損毀嚴(yán)重。當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)援建單位對災(zāi)后的理縣縣城重新規(guī)劃、建設(shè)。顯然，其原有測量控制網(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，湖南省第一測繪院開展對口支援，在該縣城約5 km2范圍內(nèi)施測了高精度應(yīng)急基礎(chǔ)測繪控制網(wǎng)，較好地滿足了其重建之規(guī)劃、設(shè)計、施工對測繪基準(zhǔn)的需要。

2 震前理縣測繪基準(zhǔn)概況

2.1 地理位置與地形特點

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 原有測繪基準(zhǔn)及問題

測區(qū)內(nèi)無國家基本控制點。震前，縣城測量控制網(wǎng)為一個簡易獨立坐標(biāo)系，僅10余個二級控制點。震后，控制點受損，精度得不到保證。同時，很多地方接收不到GPS衛(wèi)星信號，加之地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，開展測量工作難度較大。

3 震后理縣應(yīng)急測繪基準(zhǔn)的建立

3.1 設(shè)計的基本思想

充分考慮震區(qū)災(zāi)后的實際，因地制宜，建立新的理縣獨立坐標(biāo)系統(tǒng)，作為理縣災(zāi)后重建之規(guī)劃、設(shè)計、施工應(yīng)急基礎(chǔ)測繪基準(zhǔn)。確?？刂凭W(wǎng)點埋設(shè)基礎(chǔ)穩(wěn)定、測量安全、方便應(yīng)急使用。保證較高的控制網(wǎng)內(nèi)部精度，并且利于控制點長期保存和將來與國家基本控制點聯(lián)測及擴展。

(1)控制網(wǎng)布設(shè)與等級

理縣應(yīng)急測繪基準(zhǔn)分兩級控制，即E級GPS控制網(wǎng)測量和一級GPS控制網(wǎng)測量，共布設(shè)E級GPS控制點8個、一級控制點22個。采用四等水準(zhǔn)測量聯(lián)測E級GPS控制點與一級GPS控制點共24個。

(2)平面坐標(biāo)系統(tǒng)、高程系統(tǒng)的選取

理縣應(yīng)急測繪基準(zhǔn)平面采用獨立坐標(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′。以實測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；高程采用獨立高程系，以理縣城建規(guī)劃局指定點位(G08)為假定高程起算點。

(3)城市平均高程面上成果的換算

因理縣海拔較高，測距邊投影變形甚大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出城市測量規(guī)范對長度變形不超過 2.5 cm/km的規(guī)定。結(jié)合實際并經(jīng)計算，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，實際使用時應(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為換算前點所在坐標(biāo)系中長度變形被抵償?shù)狞c(理論中心點)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)急測繪基準(zhǔn)成果精度

理縣應(yīng)急測繪基準(zhǔn)成果質(zhì)量可靠。GPS網(wǎng)聯(lián)測所構(gòu)成同步環(huán)、異步環(huán)檢核條件充分，圖形強度較好。E級GPS網(wǎng)中每個時段觀測時間都大于40 min，GPS網(wǎng)平均每點設(shè)站1.9次。一級GPS網(wǎng)每個時段觀測時間都大于30 min，GPS網(wǎng)平均每點設(shè)站1.6次。每個時段至少有4顆以上分布均勻的有效觀測衛(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)粗差及錯誤，基線的質(zhì)量可靠。

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

(1)E級GPS網(wǎng)精度統(tǒng)計

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 表2

二維約束平差精度 表3

(2)一級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際情況的影響，未能對E級GPS控制點G02、G04、G05、G07和一級控制點I14、I22聯(lián)測四等水準(zhǔn)。但以G01、G03、G06、G08及20個一級點的高程起算，采用了GPS網(wǎng)高程擬合法，解算了上述6個點的擬合高程。通過對已聯(lián)測四等水準(zhǔn)的24個點的水準(zhǔn)高差與相應(yīng)GPS擬合高差進(jìn)行比對，其高差之差最大不超過±3 cm。因此，擬合高程的使用可視情況而定，未聯(lián)測四等水準(zhǔn)的上述6個點的高程除不可直接用于其他等級高程控制起算和要求較高的工程測量外，對地形碎部測量影響不大。

(4)四等水準(zhǔn)平差精度

水準(zhǔn)路線總長為21.8 km，構(gòu)成附合或閉合環(huán)3個，共27個測段，聯(lián)測E級GPS點4個，一級GPS點20個，共聯(lián)測點24個。水準(zhǔn)網(wǎng)網(wǎng)型合理，觀測方法正確，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

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

基線邊實地檢核比較 表9

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

4 結(jié) 語

理縣震后應(yīng)急測繪基準(zhǔn)建立時，充分考慮了其精度規(guī)格、實用性、便于長期使用和將來控制網(wǎng)的擴展等多方面因素。目前，該應(yīng)急測繪基準(zhǔn)能完全滿足震后縣城規(guī)劃、設(shè)計、施工之需。未來，若城市規(guī)模擴張，分布較密、較均勻和利于長期保存的控制點為控制網(wǎng)的擴容、改造預(yù)留了較大空間。同時，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)急測繪基準(zhǔn)網(wǎng)與國家測繪基準(zhǔn)點聯(lián)測掛接。

[1]CJJ 8－99.城市測量規(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，高級工程師，主要從事信息化測繪技術(shù)與GIS應(yīng)用等工作。