白小剛（長沙市規(guī)劃勘測設計研究院，湖南長沙410000）

淺談無定向導線在地下管廊測量中的應用

白小剛（長沙市規(guī)劃勘測設計研究院，湖南長沙410000）

隨著地下管廊建設的不斷推進與發(fā)展，給測量工作者帶來了各種新的問題。本文結合實例介紹了無定向導線測量技術在地下管廊測量中的應用，分析了產(chǎn)生主要誤差的幾種來源，并根據(jù)實際情況提出了具體的解決方案。

地下管廊；無定向導線；可靠性

1 引言

隨著國家推動地下綜合管廊建設，地下綜合管廊的測量也發(fā)生了日新月異的變化。城市地下綜合走廊，是實施統(tǒng)一規(guī)劃、設計、施工和維護，建于城市地下用于鋪設市政公用管線的市政公用設施。也就是在城市地下建造一個隧道空間，將電力、通訊，燃氣、供熱、給排水等多種市政工程管線置于其中，并設有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)控系統(tǒng)，實施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設計、統(tǒng)一建設和管理，是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線”[1]。

城市地下綜合管廊與傳統(tǒng)的地下直埋管線對比，具有檢修井間距較遠，內(nèi)部有一定坡度、長距離、隧道空間小、曲線段多、曲線轉彎半徑小等特點。這就造成了不能采用傳統(tǒng)的“調(diào)查”+“測量”的方法管線成圖，需要進入到綜合管廊的內(nèi)部進行測量。而進入到地下測量，就涉及到如何將地面坐標系統(tǒng)傳遞到地下。坐標傳遞方法主要有一井定向、兩井定向和陀螺儀定向法[2]，一井定向雖作為一種傳統(tǒng)的豎井聯(lián)系測量方法（主要用于山嶺隧道、礦山、地鐵類工程），但存在設備笨重、作業(yè)較為復雜、時間長、勞動強度大、易受外界環(huán)境的影響等缺點。陀螺儀定向法主用采用陀螺儀的可定向真北方向特點來定向，主要用于貫通工程的建設，但陀螺儀價格昂貴，對于地下管廊的測量而言，性價比不高。因此，針對地下綜合管廊地下埋深一般在5～10m左右，且地面有檢修井，宜采用兩井定向方法。

2 基本原理

兩井定向的外業(yè)分為：投點、地面和地下連接測量。投點與地面連接測量可同時進行，利用網(wǎng)絡GPS RTK技術取得該點平面坐標及高程，采用激光鉛垂儀進行投點，高程采用鋼尺量距的方法。地下連接測量由于無起始方位角，也稱為無定向導線。

如圖1所示，傳統(tǒng)的無定向導線兩端均未能連測已知方位角，僅能觀測各導線邊的水平距離和各轉折角。計算時是根據(jù)起點、終點的已知坐標，間接計算起始方位角。具體計算方法和步驟如下：

圖1

（1）先任意假定第一條導線邊A1方位角值，根據(jù)導線各轉折角推算各導線邊的假定方位角；

（2）根據(jù)導線觀測邊長和方位角計算各邊的假定坐標增量，并取其總和，再通過坐標反算可得假閉合邊長度s′AB和假方位角a′AB。

（3）根據(jù)A、B兩點的坐標，通過坐標反算可得真閉合邊長度sAB和真方位角aAB，由此可計算（真、假）方位角差△a（△a= aAB－a′AB）和（真、假）閉合邊長度比，R的值應該接近于1（理論上R值應等于1），無定向導線的精度指標可以用導線全長相對閉合差T表示：

（4）若T在允許范圍內(nèi)，可根據(jù)方位角差△a將導線各邊的假定方位角改算為真方位角，長度改正后的導線邊長可根據(jù)閉合邊的長度比R來計算；

（5）根據(jù)改正后的邊長和方位角來計算各邊的坐標增量，然后，由A點的坐標可得出各未知點的坐標。最后可用推算出的B點坐標與B點的已知坐標比較作為計算校核。

3 實例分析

以長沙湘江新區(qū)雪松路地下管廊工程為例，經(jīng)現(xiàn)場踏勘，整個地下管廊長約700m，有3個檢查井，三個檢查井之間互不通視。如果按常規(guī)方法進行測量，會出現(xiàn)傳遞方法繁瑣，效率低下，作業(yè)時間長，勞動強度大，且占用巷道時間長等缺點。由于此項工程工期較緊，選擇采用無定向導線測量方法進行導線測量（采用無定向導線方法操作簡單，速度快，既能保證精度有確保了效率）。

在檢修井A架設三角架，采用激光鉛垂儀向下投點TK1，再架設GPS儀器測得TK1平面位置及高程，高程通過鋼尺量距傳遞到地下，同理在檢修井B、C中，測得控制點TK2、TK3的坐標和高程，完成投點及地面坐標傳遞。

在支點架設全站儀，聯(lián)測控制點TK1，并向前布設圖根控制點，采集地下管廊的斷面點，及相關特征點，利用全站儀內(nèi)存記錄各極坐標點的原始數(shù)據(jù) （邊長、角度、高差和垂直角等），最后聯(lián)測到控制點TK2、TK3，形成2條無定向導線。

內(nèi)業(yè)處理運用南方平差易PA2005，經(jīng)過平差后計算出各圖根導線點坐標與高程，再通過我單位內(nèi)業(yè)處理軟件計算出各極坐標點，經(jīng)過展點繪圖，形成地下綜合管廊平面圖、斷面圖等數(shù)據(jù)成果。

無定向導線與附合導線主要缺點在于沒有角度檢核條件，主要誤差也來源于角度，所以在觀測過程中，需觀測左角、右角和提高測角精度，并盡可能增加檢核條件，例如本項目通過增加已知點數(shù)量，排除粗差的存在，提高了無定向導線的可靠性。

4 總結與展望

利用無定向導線測量地下管廊是一種可行有效的方法，特別對地下管廊曲線段或者轉角處的測量，有很大的幫助。但仍需注意的是，因為沒有起算邊的已知方位角，無法進行角度檢核，缺乏多余觀測，若有粗差存在，導線計算結果的精度和可靠性將無法保證。

在能夠確保起算點的準確，盡量布設無定向導線網(wǎng)，或者在單條導線中增加多余檢核條件，提高它的可靠性。那么在地下管廊的測量中，將大大的提高工作效率，減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，進而推動城市的地下空間建設快速發(fā)展。

[1]薛偉辰，胡 翔，王恒棟.綜合管溝的應用與研究進展[J].特種結構，

2007（1）：96～99.

[2]李青岳，陳永奇.工程測量學[M].北京：測繪出版社，1995.

P624

A

2095-2066（2016）35-0125-02

2016-10-20

白小剛（1983-），男，工程師，本科，主要從事市政工程測量工作。