汶川地震對數(shù)字成都震后地下管線高程轉(zhuǎn)換的影響分析

李云,尚金光,王利華,代佶懿

(成都市勘察測繪研究院,四川成都 610081)

汶川地震對數(shù)字成都震后地下管線高程轉(zhuǎn)換的影響分析

李云?,尚金光,王利華,代佶懿

(成都市勘察測繪研究院,四川成都 610081)

成都市域的測繪系統(tǒng)采用獨立的坐標(biāo)系和高程系。而地下管線作為數(shù)字成都項目的一項基礎(chǔ)地理信息，需要將其高程基準(zhǔn)統(tǒng)一為1985國家高程基準(zhǔn)。由于5·12汶川地震對成都平原的高程產(chǎn)生了一定的影響，因而在震后地下管線高程轉(zhuǎn)換之前，應(yīng)首先計算出汶川地震所引起的成都高程變化，并分析其對管線高程轉(zhuǎn)換的影響。通過震后的二等水準(zhǔn)網(wǎng)復(fù)測，并聯(lián)測國家一等水準(zhǔn)點，分析得出了地下管線高程轉(zhuǎn)換方案。

地震；數(shù)字成都；地下管線；高程轉(zhuǎn)換；影響分析

1 引 言

2011年6月,國家測繪地理信息局批復(fù)同意將成都市列為2011年數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)試點,即在成都市構(gòu)建多層次、高精度、三維的數(shù)字成都地理空間框架,形成可持續(xù)、可擴展的、開放的、覆蓋全域的地理信息公共平臺[1]。根據(jù)數(shù)字成都項目的設(shè)計要求,地下管線數(shù)據(jù)將作為一項基礎(chǔ)地理信息錄入到數(shù)據(jù)庫中,其高程基準(zhǔn)統(tǒng)一為1985國家高程基準(zhǔn)。受成都市規(guī)劃管理局委托,成都市勘察測繪研究院承擔(dān)了數(shù)字成都地理空間框架建設(shè)地下管線高程轉(zhuǎn)換項目,對已有的中心城區(qū)地下管線數(shù)據(jù)進行高程轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)高程基準(zhǔn)的統(tǒng)一,滿足數(shù)字成都項目的需求。成都市中心城區(qū)地下管線包含電力、工業(yè)、給水、排水、熱力、燃?xì)狻⑼ㄐ殴?類[2],總長15 229 km,全部采用成都高程系。2008年汶川地震使地震災(zāi)區(qū)(包括成都地區(qū))的測繪基準(zhǔn)遭到破壞,成都高程系框架于2009年復(fù)測并恢復(fù)。本文通過復(fù)測震后成都高程網(wǎng)以及聯(lián)測國家高等級水準(zhǔn)點,建立地下管線高程和震后地面水準(zhǔn)復(fù)測高程的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

2 震后成都高程網(wǎng)復(fù)測與聯(lián)測

2.1 水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)與觀測

成都市高程系統(tǒng)建立于1956年。此后,成都市勘察測繪研究院分別于1994、2003、2006年對成都高程框架網(wǎng)進行了改擴建,目前已形成了二等水準(zhǔn)網(wǎng)在成都市域的全覆蓋。此前,成都高程系水準(zhǔn)網(wǎng)與1985國家高程基準(zhǔn)高等級水準(zhǔn)點的聯(lián)測尚未進行,要確定兩套系統(tǒng)之間的關(guān)系,須先在成都高程系框架的基礎(chǔ)上聯(lián)測國家等級水準(zhǔn)點[3]。因此,可以將成都市高程網(wǎng)災(zāi)后復(fù)測和聯(lián)測國家高等級水準(zhǔn)點,作為一個水準(zhǔn)網(wǎng)整體進行觀測,即由原有水準(zhǔn)線路和新增水準(zhǔn)線路共同組成,構(gòu)成一個更大的水準(zhǔn)網(wǎng)。

2.2 水準(zhǔn)網(wǎng)的平差計算與精度統(tǒng)計

中心城區(qū)二等水準(zhǔn)網(wǎng)共獲得85個閉合環(huán),環(huán)閉合差最大為13.47 mm(限差為±20.62 mm)。將環(huán)閉合差與相應(yīng)的限差的比值作為統(tǒng)計值,其統(tǒng)計結(jié)果如圖1所示。

圖1 全網(wǎng)閉合差與限差比值統(tǒng)計表

通過這85個閉合環(huán)可計算出每公里水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的全中誤差±0.84 mm,小于限差±2.0 mm。同理,對全網(wǎng)的往返測高差不符值進行統(tǒng)計,可計算出每公里水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的偶然中誤差為±0.57 mm,小于限差±1.0 mm,如圖2所示。

將聯(lián)測的10個國家一等水準(zhǔn)點作為已知點,可獲得39條附合路線,附合差最大為13.09 mm(路線長65.82 km,限差為±32.45 mm)。通過約束平差,計算出驗后單位權(quán)中誤差為±0.95 mm。由此可見,國家水準(zhǔn)點的震后高程值是可靠的。

圖2 往返測偶然中誤差統(tǒng)計表

2.3 成都高程系與1985國家高程基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換值

計算△hi的平均值為最優(yōu)轉(zhuǎn)換高差值:

通過對68個成都市二等水準(zhǔn)點的震后成都高程和國家高程進行統(tǒng)計計算,可計算出兩套系統(tǒng)的高程轉(zhuǎn)換值為6.533 m。

3 地震前后成都市中心城區(qū)高程變化

將水準(zhǔn)網(wǎng)中聯(lián)測國家高等級水準(zhǔn)點的水準(zhǔn)路線刪除,即可得到純粹的成都市高程網(wǎng)復(fù)測結(jié)果。為了較好地分析成都市中心城區(qū)的震后高程變化,取城中心的一點為水準(zhǔn)網(wǎng)起算點,取其震前高程值為起算數(shù)據(jù),則相當(dāng)于使起算點的沉降量為0,從其余各點沉降量中減去起算點沉降量。地震后的中心城區(qū)各處的沉降量不一致,呈現(xiàn)自東南逐步向西北增加的趨勢(越靠近都江堰,沉降越大),其平均沉降量點大致在城中心附近,如圖3所示。

4 地下管線高程轉(zhuǎn)換

對于同一區(qū)域而言,在不考慮起算點誤差的情況下,各點的成都高程成果與1985國家高程成果之差應(yīng)接近一個定值。根據(jù)前幾次的聯(lián)測結(jié)果比較,在中心城區(qū)范圍內(nèi),兩者的差值與均值的偏差最大為6.5mm。

圖3 地震前后成都中心城區(qū)高程變化示意圖

此前全部管線普查數(shù)據(jù)及震前測量的管線竣工數(shù)據(jù)均采用了震前成都高程系。考慮到成都市中心城區(qū)屬于平原地貌,市政工程地下管線埋設(shè)較淺[5],則管線點高程的變化與成都高程系在地震前后的變化是一致的,即最大值為22.4 mm,平均值為0.69 mm。

將上面兩項相加可知,轉(zhuǎn)換后的管線高程值最大可偏差2.89 cm。根據(jù)《成都市地下管線普查技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定[6],地下管線點的高程測量中誤差±3 cm；取兩倍中誤差作為限差,可以確定本次管線數(shù)據(jù)的高程精度應(yīng)在±6 cm以內(nèi)。由此可見,轉(zhuǎn)換偏差遠(yuǎn)小于±6 cm的管線點高程測量限差,更小于兩套高程系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換值6.533m。因而,數(shù)字成都項目地下管線高程轉(zhuǎn)換可按統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換值6.533 m,進行整體轉(zhuǎn)換。

5 結(jié) 語

通過復(fù)測成都市原有水準(zhǔn)網(wǎng)并聯(lián)測國家高等級水準(zhǔn)點,可計算出成都高程系與國家高程基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換值,并得出成都高程地震前后的變化規(guī)律。根據(jù)二等水準(zhǔn)網(wǎng)的數(shù)據(jù)計算得出的成都市中心城區(qū)沉降差異遠(yuǎn)小于地下管線的高程精度,且遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于兩套高程系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換值,因此汶川地震對地下管線高程轉(zhuǎn)換的影響是可以忽略不計的。數(shù)字成都地下管線的高程轉(zhuǎn)換可采用統(tǒng)一轉(zhuǎn)換值的整體轉(zhuǎn)換方案。

[1] 成都市規(guī)劃管理局.數(shù)字成都地理空間框架建設(shè)項目設(shè)計書[R].2012，6.

[2] GB50026-2007.工程測量規(guī)范[S].

[3] 梁振英，董鴻聞，姬恒煉.精密水準(zhǔn)測量的理論和實踐[M].北京：測繪出版社，2004.

[4] GB/T12897-2006.國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范[S].

[5] CJJ61-2003.城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程[S].

[6] 成都市地下管線普查協(xié)調(diào)小組辦公室.成都市地下管線普查技術(shù)規(guī)程[S].2012，6.

The Influnce Analysis on Pipes Underground after W enchuan Earthquake of Digital Chengdu

Li Yun,Shang Jinguang,Wang Lihua,Dai Jiyi
(Chengdu Institute of Surveying and Mapping Survey,Chengdu 610081,China)

The surveying andmapping of Chengdu is based on the lonely coordinates and heights.As a basic geomatics,the height of pipes underground is needed to transformed to 1985 national height datum.5·12Wenchuan disaster do influence Chengdu height,so it’s to calculate the height deformation with the earthquake and analyz the influence on height transformation before this work.Through the second level survey after earthquake,the pipe height transformation method is calculated.

esquake；digital Chengdu；pipe underground；influnce analysis

1672-8262(2013)06-120-03

P226+.3

B

2013—03—28

李云(1979—),女,工程師、注冊測繪師,現(xiàn)主要從事工程測量資料審核工作。