青島地鐵控制測量中的邊長改化

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，結合邊長改化在青島地鐵控制網中的應用，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

1 引 言

青島地鐵控制網作為地鐵施工的基礎，是青島地鐵能按設計分段施工并能最終全線順利貫通的重要保證。地鐵控制網結合青島當地的特殊地理環境，分兩級布設，首級控制網由GPS網布設完成，在首級GPS網的基礎上，布設精密導線網，為保證青島市內的地鐵能夠和GPS保持在同一個控制系統下，對建立的控制網進行邊長改正相當重要。本文以青島地鐵三號線控制網為例，對邊長的改化的作用進行研究，為后續的青島地鐵建設中的控制網布設提供有利參考。

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號線地面精密導線網是在GPS控制網布設完成后，為方便施工布設的二級加密控制網。精密導線點沿3號線經過的實際路線選定，主要布設成以GPS控制點為起算點的附合導線。

3 測量實施

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

3.1 水平角觀測

按照軌道交通測量規范和城市測量規范的要求[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要求如表1所示。

精密導線觀測過程中，氣泡中心位置偏離整置中

心不超過一格，全站儀圓水準氣泡應置中。

水平角觀測技術要求 表1

導線觀測選擇在上午11:30以前和下午2:30后進行，多數測站選擇氣象條件較為穩定的夜間進行觀測。天氣炎熱時對儀器進行打傘，保證儀器各方面受熱均勻。

水平角觀測過程中，一倍照準差變動范圍或測回較差超限時，應重測超限方向，并聯測零方向。

下半測回歸零差或零方向的兩倍照準變動范圍超限時，應重測零方向。

一測回中重測方向數超過總方向數的1/3時，應重測該測回，當重測的測回數超過總測回1/3時，應重測該測站。

3.2 邊長測量

邊長測量同角度測量同步進行，具體技術要求如表2所示。注:1.(a+bd)為儀器標稱精度，a為固定誤差，b為比例誤差系數，d

邊長測量技術要求 表2

為距離測量值(以千米計)；

2.一測回指照準目標一次讀數4次。往返2測回由正倒鏡各一

測回構成。

精密導線邊長測量選擇在成像清晰和氣象條件穩定時進行，雨天和大風天氣不作業，與太陽照射順光和逆光不作業。

測距過程中，當視線被遮擋出現粗差時，應重新測量。

當觀測數據超限時，應重測整個測回。

邊長觀測要考慮氣象、加減常數及歸化改正[7～10]。氣象數據應量取兩端點測邊始末的氣象數據，取均值。氣壓表置平，指針活動靈敏，氣象數據測定技術要求見表3。

氣象數據測定技術要求 表3

3.3 邊長改正

導線邊長除進行儀器加乘常數及氣象改正外，還應進行高程歸化改正和高斯投影改正[3]。

式中:D′°為測距兩端點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為現有城市坐標系統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為測距邊兩端點的平均高程(m)。

測距邊在高斯投影面上的長度，按下式計算:

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

△Y為測距邊兩端點近似橫坐標的增量(m)。

距離改化結果 表4

3.4 成果對比

地鐵精密導線網的平差計算采用武漢大學編制的地面測量工程控制測量數據處理通用軟件包(Version 5.0)(簡稱科傻-COSA系統)進行嚴密平差[4]，計算結果比較如表5所示。

距離改正前后結果對比情況 表5

4 結 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重要[7]。其中，邊長改化中，由于在青島地鐵控制測量中布設的導線，線路較短集中在200 m左右，側段上高程起伏不大，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量的主要因素。青島地鐵工區橫坐標值接近31 km，比較靠近投影帶的邊緣，高斯投影改化值比較大，并且地鐵規范中對各項指標精度要求比較高，盡管將測量邊長進行高斯投影改化會給施工單位放樣帶來一定困難，但由于投影改化值達10 ppm，故測量成果還是按照規范規定進行了投影改化[11]。

對于小面積的區域可以忽略，但對于大面積的控制測量，經過邊長改化后的測量成果相對精度有所提高的同時，坐標閉合差也有一定的提高，同時坐標閉合差分配更加均勻，重要的是后驗單位權中誤差提高明顯，對已知點起到了很好的檢核作用。可見在加、乘數改正和兩差改正可以有效提高高等級控制網的精度，所以，在以后青島地鐵的控制網測量中，對于長度在200m以上的邊長改化應列為控制網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范[S].

[2] CJJ8-1999.城市測量規范[S].

[3]李青岳，陳永奇.工程測量學[M].北京:測繪出版社，1995，236～237.

[4] 武漢大學測繪學院測量平差學科組.誤差理論與測量平差基礎[M].武漢:武漢大學出版社，2003，108～114.

[5] 孔祥元，郭際明，劉宗泉等.大地測量學基礎[M].武漢:武漢大學出版社，2008.

[6] 胡朝輝.深圳地鐵控制測量中的邊長改化[J].地理空間信息，2007，5(3):107～108.

[7] 付子敖，包歡.全站儀檢定中測距常數有關問題的探討[J].中國計量，2007(1):61～62.

[8] 于成浩，柯明，趙振堂.精密工程測量中全站儀測距加常數的兩種測定方法[J].測繪通報，2007(2):55～57.

[9] 陳士連，陳益茂，朱紅燕.光電測距儀計量校準中加乘常數校準結果的不確定度評定[J].測繪通報，2001(2):6～8.

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

[11] 周志鴻.淺談測距邊長改化在地鐵R2線(機場段)精密導線測量中的運用[J].城市道橋與防洪，2009(8):127～129.

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等方面的相關應用研究。