特大城市中心城區軌道交通地形圖測量

趙小陽(廣州市城市規劃勘測設計研究院,廣東廣州 510060)

特大城市中心城區軌道交通地形圖測量

趙小陽?
(廣州市城市規劃勘測設計研究院,廣東廣州 510060)

摘 要:特大城市中心城區軌道交通地形圖測量復雜且禁止測量區域較多,文中提出了以靜態GPS、水準測量、廣州市城市連續運行衛星定位測量系統(Gzcors)及廣州市似大地水準測量成果(Gzgeoid)相結合的控制網建立方法,介紹了軌道交通地形圖碎步點采集特點及精度檢驗方法,最后利用影像來局部替代禁止測量地區。結果表明,本項目所采用的方法可以很好地滿足特大城市中心城區軌道交通地形圖測量的需要。

關鍵詞:軌道交通地形圖；特大城市中心城區；禁止測量區域；控制測量；1∶500地形圖測量

1　引 言

隨著城市人口的急劇增長和地面交通的逐漸擁堵,發展地鐵成為各大城市尤其是特大城市緩解交通擁堵的必然選擇。高精度的大比例尺地形圖是地鐵規劃設計、站點選址、征地拆遷、線路施工必不可少的基礎資料。由于特大城市多條地鐵線路交叉換乘,對地形圖測量提出了較高的精度要求;同時特大城市建筑房屋密集、道路行人車輛較多,特別是中心城區還存在較多的軍事單位、人防設施、變電站等禁止測量地區,給地形圖測量帶來較大困難。

本文針對特大城市中心城區軌道交通地形圖測量的特點和困難,以廣州市軌道交通十一號線為例,介紹特大城市中心城區軌道交通地形圖測量方法。廣州地鐵十一號線全長43．2 km,共設32座車站(其中20座為換乘站),線路呈環形走向與一號線等13條線路換乘,穿越廣州市主城區,串聯廣州市荔灣、越秀、白云、天河、海珠等中心城區,連接廣州站、廣州東站等大型交通樞紐。

2　控制測量

2．1控制測量整體思路

傳統的地形圖平面控制測量方法有三角法、邊角法、靜態GPS法、差分GPS法、CORS法等,傳統的高程控制測量方法主要為水準法和三角高程法,本文根據特大城市中心城區控制測量特點提出如下測量思路:首先以靜態GPS +水準測量建立首級控制網,為整條線路提供高精度、統一的測量基準。在空曠地區直接采用廣州市城市連續運行衛星定位測量系統(Gzcors)+廣州市似大地水準測量成果(Gzgeoid)布設圖根導線起算點,并利用首級控制網進行檢測;在建筑密集、水域等難以獲得CORS固定解的地區以首級控制為基準布設等級導線。上述組合測量方法既利用了CORS測量快速、便捷的特點,又利用靜態GPS結合導線測量的方法克服了特大城市中心城區建筑密集難以使用CORS測量的缺點,同時利用靜態測量成果檢驗CORS系統的穩定性,為地形圖測量提供了統一、可靠的測量基準。

2．2工程實踐

廣州地鐵十一號線首級GPS控制點選定在空間開闊無阻擋,信號接收范圍內沒有無線電發射裝置的牢固地面及易于保存的地方,共埋設65點,采用天寶雙頻GPS接收機按靜態測量方法進行觀測,基線同步觀測時間大于45 min,衛星數大于4顆,數據采樣間隔設置為15 s,如圖1所示。

圖1　首級GPS平面控制網網圖

基線數據處理軟件采用JAVAD隨機軟件Pinnacle軟件進行解算,并用同濟大學GPS后處理軟件TGPPS進行網平差。平差后GPS內符合精度統計如表1所示,利用全站儀實測通視邊的邊長檢查外符合精度,精度統計如表2所示,并用RTK檢測首級平面控制網點,檢測RTK測量精度,精度統計如表3所示。

GPS觀測內符合精度統計表 表1

GPS觀測外符合精度統計表 表2

RTK檢測精度統計表 表3

由表1～表3可見,本項目靜態GPS和RTK測量結果精度符合國家相關規范要求,可作為地形圖測量的起算基準。

3　1∶500地形圖測量

3．1地形圖外業數據采集的注意點

相對于一般的1∶500地形圖測量,軌道交通地形圖測量外業數據采集時注意以下幾點:

(1)特別注意橋梁、高架橋橋墩的絕對位置測定,以便地鐵線路規劃設計避開。

(2)注意地鐵車站、車站出入口、風亭等地方的建構筑物位置的準確性,因為這些地方需要征地拆遷,涉及建筑業主利益,位置不準容易引起糾紛。

(3)部分被橋梁、工棚等壓蓋的建筑物在常規地形圖測量時可不表示,但作為地鐵設計、施工的地形圖應額外測定標記。

(4)應結合地鐵初步設計方案,若線路高架穿越地段應提高高程點測量密度和精度,防止高架線路標高設計不準確。

3．2地形圖精度檢驗

因軌道交通地形圖用途的特殊性,需加強地形圖精度的檢驗。1∶500地形圖精度檢測主要檢查地形圖的數學精度和地理精度,其中數學精度檢測包括點位檢測、間距檢測和高程檢測(檢測結果如表4所示),地理精度主要檢查圖面是否清晰、規范,地形要素是否測繪齊全、取舍是否合理,地理名稱是否注記正確,圖幅是否接邊良好。

數學精度統計表 表4

4　禁止測量地區的地形圖測繪

因特大城市中心城區黨政機關、軍事單位、變電站、人防等保密單位眾多,再加上地鐵規劃設計、線路選線等工作時間較緊,往往來不及利用公函逐個協調進場,給地形圖測量帶來較大困難。以廣州市軌道交通十一號線為例,禁止測量面積比例近4%,如圖2所示。

圖2　某禁止測量區域示意圖

本項目利用高分辨率的衛星影像局部代替禁止測量地區的地形圖用于規劃選線,取得良好效果。本項目采用的廣州市基礎地形數據庫中的商業衛星影像數據,由于該數據是在整個城市范圍內進行了影像的大氣和幾何糾正而來,在局部地區可能存在一定的偏差,精度不能滿足地鐵規劃設計的需求,必須進行一定的轉換和處理。本文采用的糾正方法是利用禁止測量地區周邊均勻分布且比較明顯的7個～8個特征點對影像進行糾正,使衛星影像數據在小范圍內盡可能的匹配。同時,在周邊建筑樓頂架設免棱鏡全站儀,測出禁止測量區域明顯特征點的坐標,并與糾正后的衛星影像數據比較,精度與糾正前相比有明顯的提高,可以滿足規劃階段線路選線的需要,但工程詳細設計階段仍需現場實測地形圖。

5　結 語

本文結合特大城市中心城區軌道交通地形圖測量的特點,以廣州市軌道交通十一號線為例,介紹了特大城市中心城區軌道交通控制測量的方法、外業數據采集的要點、精度檢驗方法及禁止測量地區的處理方法,對類似工程的實施有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1] 張正祿．工程測量學[M]．武漢:武漢大學出版社,2007．

[2] 趙小陽．廣州市軌道交通2015年建設線路首級平面控制測量[J]．工程勘察,2015(5):73～75．

[3] 劉敏．特大區域城市軌道交通首級控制網建設研究[J]．地理空間信息,2014(1):27～28．

[4] 楊光．廣州市軌道交通首級精密控制網測量[J]．測繪工程,2012(4):82～85．

[5] 喻永平．投影長度變形對廣州地鐵21號線線路設計的影響[J]．測繪通報,2014(1):77～78,89．

[6] 劉瑞敏．基于Google Earth的地鐵GPS控制網精度估算及方案優化[J]．工程勘察,2014(5):32～34．

[7] 盧榮．GZCORS在廣州軌道交通水下地形測量中的應用[J]．測繪與空間地理信息,2012(6):202～204．

[8] 朱霞,馬全明．基于GIS的城市軌道交通工程測量管理系統的實現研究[J]．城市勘測,2013(2):43～46．

Topographic Survey of Urban Rail Transportation in Large City

Zhao Xiaoyang
(Guangzhou urban planning and design survey research institute,Guangzhou 510000,China)

Abstract:Urban rail transportation topography of megacity is very complex,which has many forbidden measurement areas．This paper proposes a combined control network establishing method by using the static GPS,leveling,Gzcors,and Gzgeoid．Moreover,the key points of field data acquisition and the precision test method are analyzed．The forbidden measurement areas are locally replaced by remote sensing images．The results showed that the method used in this project,which can well meet the needs of urban rail transportation topographic of megacity,has certain reference significance to the implementation of similar projects．

Key words:rail transportation topographic;central urban area of megacity;forbidden measurement areas;control survey;1∶500 Topographic map measurement

文章編號:1672-8262(2015)05-115-03中圖分類號:P258

文獻標識碼:B

收稿日期:?2015—07—20

作者簡介:趙小陽(1981—),男,高級工程師,注冊測繪師,主要從事城市測量、精密工程測量。

基金項目:國家自然科學基金重點項目(41431178)