王曉兵，李淑娟，馬震，張洪德，韓磊

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

青島地鐵控制測量中的邊長改化

王曉兵1?，李淑娟1，馬震2，張洪德1，韓磊1

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

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

邊長改化；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，分兩級布設(shè)，首級控制網(wǎng)由GPS網(wǎng)布設(shè)完成，在首級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，對建立的控制網(wǎng)進(jìn)行邊長改正相當(dāng)重要。本文以青島地鐵三號線控制網(wǎng)為例，對邊長的改化的作用進(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，暗挖車站通過豎井施工。

青島地鐵3號線地面精密導(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)的二級加密控制網(wǎng)。精密導(dǎo)線點(diǎn)沿3號線經(jīng)過的實(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 測量實(shí)施

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

3.1 水平角觀測

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

精密導(dǎo)線觀測過程中，氣泡中心位置偏離整置中

心不超過一格，全站儀圓水準(zhǔn)氣泡應(yīng)置中。

水平角觀測技術(shù)要求 表1

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

水平角觀測過程中，一倍照準(zhǔn)差變動(dòng)范圍或測回較差超限時(shí)，應(yīng)重測超限方向，并聯(lián)測零方向。

下半測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)重測零方向。

一測回中重測方向數(shù)超過總方向數(shù)的1/3時(shí)，應(yīng)重測該測回，當(dāng)重測的測回?cái)?shù)超過總測回1/3時(shí)，應(yīng)重測該測站。

3.2 邊長測量

邊長測量同角度測量同步進(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

邊長測量技術(shù)要求 表2

為距離測量值(以千米計(jì))；

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

測回構(gòu)成。

精密導(dǎo)線邊長測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)，與太陽照射順光和逆光不作業(yè)。

測距過程中，當(dāng)視線被遮擋出現(xiàn)粗差時(shí)，應(yīng)重新測量。

當(dāng)觀測數(shù)據(jù)超限時(shí)，應(yīng)重測整個(gè)測回。

邊長觀測要考慮氣象、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)測定技術(shù)要求見表3。

氣象數(shù)據(jù)測定技術(shù)要求 表3

3.3 邊長改正

導(dǎo)線邊長除進(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為測距邊兩端點(diǎn)的平均高程(m)。

測距邊在高斯投影面上的長度，按下式計(jì)算:

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

△Y為測距邊兩端點(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)編制的地面測量工程控制測量數(shù)據(jù)處理通用軟件包(Version 5.0)(簡稱科傻-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)果對比情況 表5

4 結(jié) 語

在城市軌道交通測量中，較高等級的控制測量對邊長的改化相當(dāng)重要[7]。其中，邊長改化中，由于在青島地鐵控制測量中布設(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)范中對各項(xiàng)指標(biāo)精度要求比較高，盡管將測量邊長進(jìn)行高斯投影改化會(huì)給施工單位放樣帶來一定困難，但由于投影改化值達(dá)10 ppm，故測量成果還是按照規(guī)范規(guī)定進(jìn)行了投影改化[11]。

對于小面積的區(qū)域可以忽略，但對于大面積的控制測量，經(jīng)過邊長改化后的測量成果相對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，對已知點(diǎn)起到了很好的檢核作用?？梢娫诩?、乘數(shù)改正和兩差改正可以有效提高高等級控制網(wǎng)的精度，所以，在以后青島地鐵的控制網(wǎng)測量中，對于長度在200m以上的邊長改化應(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量規(guī)范[S].

[2] CJJ8-1999.城市測量規(guī)范[S].

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

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[10] 于書奎.電子測距新方法介紹及探討[J].測繪通報(bào)，2008(10):39～40.

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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，從事城市工程測量和測繪新技術(shù)等方面的相關(guān)應(yīng)用研究。