王磊

（北京京電電力工程設(shè)計有限公司，北京 100070）

為了減少冬季燃煤污染，改善空氣質(zhì)量，北京市煤改電改革已實行多年。國網(wǎng)北京電力公司為中心城區(qū)的煤改電工程做了大量而細致的工作，并且初見成效。北京市中心城區(qū)既是胡同文化的代表，更是煤改電項目的集中改造區(qū)。以東城區(qū)為例，眾多的胡同及大片區(qū)域的復(fù)雜性為測量勘查工作帶來了難度。常規(guī)的測量方法如三角法、導(dǎo)線法、全球定位系統(tǒng)等無法滿足更深度的胡同測量，有時復(fù)雜的環(huán)境也導(dǎo)致單一的測量方法無法完成既定任務(wù)。這就需要依據(jù)煤改電的地域類別、各測量方法的適用條件、工程任務(wù)所要滿足的精度、工期進度等要素進行綜合考慮，進行差別化測量。

1 煤改電地域的分類

1.1 狹長型

狹長地域表現(xiàn)為單一走向，或長或短的筆直街道，居民生活區(qū)及其附屬設(shè)施有規(guī)律的排列在區(qū)域兩側(cè)。如史家胡同、干面胡同、柏樹胡同等。

1.2 面域型

面域地類表現(xiàn)為居民生活區(qū)以某一點狀區(qū)域為核心，成片狀或網(wǎng)狀分布，主干道成條帶或放射型，其大體分布的輪廓為集中的塊狀或面狀，比較集中。如景山地區(qū)、地壇地區(qū)等。

1.3 分支型

多分支區(qū)域表現(xiàn)為以某一主干道為主，向兩側(cè)延伸出多條分支，居民區(qū)分布較為分散，并與其他街區(qū)易發(fā)生重疊區(qū)域。如西石槽胡同、南灣子胡同等。

2 測量方法的配置優(yōu)化

2.1 基本方法

常規(guī)的測角測邊儀器包括了經(jīng)緯儀、水準儀，隨著技術(shù)的進步和測繪科學(xué)的發(fā)展，全站儀逐漸成為主導(dǎo)。常用的三角法，符合導(dǎo)線法測量一臺全站儀就可完成。全站儀測量具備操作簡便、工作量小且速度快、精度較高的優(yōu)勢。但它在使用過程中也易受到氣象條件、通視狀況、地球曲率等外部因素的制約，多次轉(zhuǎn)站也會造成誤差的累積。全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）是美國研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，目前正廣泛應(yīng)用于測繪、導(dǎo)航等諸多領(lǐng)域，它以高精度、全天候、多功能、易操作、無需通視等特點著稱。特別是RTK(Real -time kinematic)載波相位差分技術(shù)，已經(jīng)成為一種新的常用的測量方法。它是在基準站上安置一臺GPS 接收機，對所有可見衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，通過無線傳輸設(shè)備將觀測數(shù)據(jù)實時傳送給用戶觀測站，并得到用戶站的三圍坐標及其精度。RTK 技術(shù)作業(yè)效率更高，可有效減少傳統(tǒng)測量中的控制點個數(shù)和搬站次數(shù)，也沒有誤差之間的傳遞和累積。

2.2 測量條件概述

一般的地勢條件下，煤改電作業(yè)區(qū)域半徑不超過5km 的測區(qū)。在北京市中心城區(qū)的東城區(qū)，其煤改電的作業(yè)范圍具體體現(xiàn)為某胡同、某街道或者社區(qū)，作業(yè)半徑多為1km，少則百米。此種情況下，RTK 技術(shù)在完成0.8～2.5km2地形測量或線路測量中，其精度與效率是常規(guī)測量無法比擬的。

東城區(qū)煤改電作業(yè)中，RTK 技術(shù)面臨的兩個主要影響因素為數(shù)據(jù)鏈的傳輸與空視環(huán)境。數(shù)據(jù)鏈信號一般通過藍牙連接，易受高大物體、密林、高層建筑和高頻信號源的干擾。另外，控制點離作業(yè)區(qū)域較遠時，也會影響數(shù)據(jù)鏈的傳輸和數(shù)據(jù)精度。在城市密樓區(qū)作業(yè)，受對空通視條件的影響，衛(wèi)星信號被阻擋，幾何精度差，易失鎖。

2.3 配置優(yōu)化

當控制點分布均勻且數(shù)量充足(個數(shù)>=3)時，在WGS-84 系統(tǒng)下，采集三個已知坐標的控制點求得布爾莎七參數(shù)，使用4個及以上的控制點可得到更多的多余觀測并可計算殘差。此方法可在已知點覆蓋的整體區(qū)域內(nèi)保持RTK測量的精度，衛(wèi)星幾何精度高，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。當作業(yè)區(qū)域內(nèi)控制點數(shù)量不足（1<個數(shù)<3）或部分損壞時，RTK 基站可架設(shè)在任意點上，兩步法觀測校正。觀測站位置應(yīng)具有以下條件：（1）15°以上衛(wèi)星高度角；（2）附近無強干擾源；（3）地勢較高利于電臺的作用距離。用戶如果在茂密樹木、高層建筑、寬闊水面等對電磁傳播影響較大的條件下設(shè)站，接收機接受的到的衛(wèi)星信號將產(chǎn)生畸變，影響差分質(zhì)量，獲得FIXED 解將十分困難。兩步法實現(xiàn)任意架站單點校正在原理上很簡單，通過修正基站坐標，求得差分改正數(shù)。第一步：采用經(jīng)典的三維方法建立預(yù)轉(zhuǎn)換。將近似的參數(shù)調(diào)入手簿，在WGS-84坐標系統(tǒng)下，任意假設(shè)基站，RTK 流動站采點校正；第二步：RTK 流動站采集匹配的控制點的WGS-84 坐標（至少一個點），將測得的WGS-84 坐標與地方坐標匹配，生成坐標增量文件，可單點修改或以文件坐標形式批量修改成果。單點、兩點、多點校正成果對比如表1。

RTK 流動站接受到的坐標與已知坐標之間存在差距，是因為流動站在定位的過程中沒有接收到有效的差分改正信息，通過“兩步法”轉(zhuǎn)換得到的結(jié)果通過高精度已知點的校正得到了準確的差分改正數(shù)，能布設(shè)滿足精度的作業(yè)控制點。

表1

當兩個控制點間距較遠，互不通視，可通過無定向?qū)Ь€布設(shè)圖根控制。其方法如下：如圖1 所示的一條無定向?qū)Ь€，A，B 為兩個已知坐標的高等級控制點，其中A 點坐標（XA，YA），B 點坐標(XB，YB)，α1，α2……αn-1為前進方向的連接角，D1，D2……Dn為各邊長的觀測值，1,2……n-1 為待求的加密點。用Fx和Fy表示橫縱坐標閉合差，用K 表示導(dǎo)線全長相對閉合差。

圖1

由導(dǎo)線坐標方程求得

根據(jù)北京市城市測量規(guī)范，如果導(dǎo)線全長相對閉合差K 滿足精度要求，平差改正后根據(jù)下式計算各加密控制點的坐標：

無定向?qū)Ь€僅有邊長的有效觀測數(shù)據(jù)，可靠性要比邊角符合導(dǎo)線差，導(dǎo)線點的控制精度會受到制約，但作為布設(shè)的施工控制網(wǎng)等級來說，是可以滿足精度要求的。如果測區(qū)內(nèi)已調(diào)繪的資料時效較強，僅需修測部分變化的地形地物點，可驗測多個固定點位作小區(qū)域平差，依據(jù)最小二乘法算相對誤差，不低于規(guī)范規(guī)定的極限差值可采用其平差成果。

4 結(jié)語

根據(jù)煤改電作業(yè)區(qū)域類型的不同，采用不同的測量方法進行差別化配置。

（1）當區(qū)域內(nèi)控制點分布均勻且數(shù)量充足(個數(shù)>=3)時，三種不同的煤改電作業(yè)類型均可采用精度良好的RTK 差分方法、符合導(dǎo)線法布控，三角測量或極坐標法碎步測量。

（2）當區(qū)域內(nèi)控制點數(shù)量不足(1<個數(shù)<3)或部分損壞時，狹長型地域宜布設(shè)無定向?qū)Ь€(導(dǎo)線邊數(shù)不得超過6條)。面域型地域宜布設(shè)單點控制的差分RTK（至少驗一點或一邊）。多分支型區(qū)域宜布設(shè)分支導(dǎo)線(每條支導(dǎo)線邊數(shù)不超過3 條），極坐標法碎步測量。

（3）當區(qū)域內(nèi)無控制點或已有控制點完全損毀時，布設(shè)區(qū)域控制時應(yīng)綜合配置與優(yōu)化。條件許可時，可采用“兩步法”任意架站RTK 布控(需驗核固定地物)，也可采用自由設(shè)站法。當測區(qū)內(nèi)已調(diào)繪的資料時效較強時，可驗測多個固定點位作小區(qū)域平差（相對誤差不大于1/6000）。如常規(guī)方法無法滿足煤改電測繪要求，也鼓勵采用新技術(shù)、新方法。