陀螺全站儀在濟(jì)南市地下人防工程普查測(cè)量中的應(yīng)用

甄洪斌,王國(guó)峰,楊學(xué)峰(濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院,山東濟(jì)南 250013)

陀螺全站儀在濟(jì)南市地下人防工程普查測(cè)量中的應(yīng)用

甄洪斌?,王國(guó)峰,楊學(xué)峰
(濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院,山東濟(jì)南 250013)

摘 要:導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量是地下空間控制測(cè)量的常用手段,但當(dāng)?shù)叵聦?dǎo)線(xiàn)超長(zhǎng)過(guò)多時(shí),常規(guī)導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量難以達(dá)到精度要求。陀螺全站儀的使用是一種有效手段。本文以濟(jì)南市地下人防工程干道測(cè)量為例,介紹在地下超長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量中多次加測(cè)陀螺方位角的作業(yè)流程,給出了加測(cè)N個(gè)陀螺方位角的考慮因素,并對(duì)加測(cè)陀螺方位角前后的成果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明:在導(dǎo)線(xiàn)超長(zhǎng)時(shí),通過(guò)多次加測(cè)陀螺方位角的方法,可以保證導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量精度滿(mǎn)足規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞:地下人防工程;陀螺全站儀;導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量;導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)閉合差

1　引 言

隨著城市化進(jìn)程的加快及測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展,城市測(cè)繪已經(jīng)由單純的地上測(cè)繪逐漸向地下空間測(cè)繪延伸。地下人防工程測(cè)繪特別是早期地下人防工程測(cè)繪是其中一項(xiàng)重要內(nèi)容。早期人防工程竣工時(shí)間大多數(shù)集中在20世紀(jì)90年代以前,隨著城市化進(jìn)程的加快,相當(dāng)一部分人防干道口部被掩埋或者被封堵,造成僅有的出入口之間的距離很大,出現(xiàn)單線(xiàn)上千米甚至數(shù)千米的超長(zhǎng)距離。地下人防工程普查測(cè)量時(shí)必須進(jìn)行控制測(cè)量。導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量是控制測(cè)量主要手段,根據(jù)地下人防工程普查測(cè)量要求,采用導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量,其方位角閉合差應(yīng)在±90內(nèi)(n為測(cè)站數(shù)),當(dāng)測(cè)圖比例尺為1∶500且導(dǎo)線(xiàn)超長(zhǎng)時(shí),全長(zhǎng)閉合差不應(yīng)大于0.3 m,相對(duì)閉合差不應(yīng)大于1/1 000[1],當(dāng)?shù)叵赂胶蠈?dǎo)線(xiàn)與支導(dǎo)線(xiàn)超長(zhǎng)時(shí),往往滿(mǎn)足不了規(guī)范要求。為此,本文以濟(jì)南市某條地下人防干道(以下簡(jiǎn)稱(chēng)人防干道RFGD,僅有兩個(gè)出入口,長(zhǎng)約2.5 km)為例,探討了使用陀螺全站儀對(duì)地下導(dǎo)線(xiàn)加測(cè)方位角提高橫向精度的方法,給出了作業(yè)的技術(shù)流程,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:在導(dǎo)線(xiàn)超長(zhǎng)時(shí),通過(guò)多次加測(cè)陀螺方位角的方法,可以保證導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量精度滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2　未加測(cè)陀螺方位角的地下導(dǎo)線(xiàn)

在人防干道RFGD出入口處,利用JNCORS系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)[2]各布置一對(duì)圖根級(jí)控制點(diǎn)(A和B,C 和D),作為導(dǎo)線(xiàn)起算點(diǎn),精度滿(mǎn)足要求。利用布設(shè)好的控制點(diǎn),使用徠卡TS02 Power 2″級(jí)全站儀[3]進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量,測(cè)距、測(cè)角滿(mǎn)足精度要求。實(shí)際共測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)63個(gè),導(dǎo)線(xiàn)總長(zhǎng)2 529.317 m。導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量成果為:

方位角閉合差: fβ=∑αi±65·180°-(αAB-αCD)= -263″

坐標(biāo)閉合差: fX=∑△X-(XC-XB)= -0.9605 m, fY=∑△Y-(YC-YB)= -0.0405 m

導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)閉合差為: fS=±XX=±0.9614 m

導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)相對(duì)閉合差:K= fS/∑S=1/2631。

與規(guī)范[1]進(jìn)行對(duì)比,由fβ= -263″＜±90″=±726″,得出方位角閉合差滿(mǎn)足精度要求;由K = 1/2631＜1/1000,得出:導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)相對(duì)閉合差滿(mǎn)足精度要求;而由fS=±0.9614 m＞0.3 m,得出:導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)閉合差不能滿(mǎn)足精度要求。

3　加測(cè)陀螺方位角的地下導(dǎo)線(xiàn)

3.1作業(yè)流程

為了保證地下導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量滿(mǎn)足規(guī)范要求,我們?cè)诘叵聦?dǎo)線(xiàn)上面利用陀螺全站儀[4]加測(cè)了N個(gè)陀螺方位角。加測(cè)N個(gè)陀螺方位角的考慮因素如下:

(1)人防干道的突出特點(diǎn),即在進(jìn)口處、出口處及中間位置會(huì)出現(xiàn)極短邊,一般情況下,都會(huì)考慮在出現(xiàn)極短邊后加測(cè)陀螺方位角,以提高橫向精度;

(2)距離平均化,即將導(dǎo)線(xiàn)大致均分成N段;

(3)加測(cè)陀螺方位角的個(gè)數(shù)既能滿(mǎn)足精度要求又能節(jié)省工作時(shí)間、提高工作效率。

綜合考慮上述三個(gè)因素,在實(shí)際測(cè)量人防干道RFGD時(shí),共加測(cè)3個(gè)陀螺方位角(即導(dǎo)線(xiàn)邊JF5JE6、JF30JE31、JF58JE59對(duì)應(yīng)的陀螺方位角)。具體的作業(yè)流程如圖1所示。

圖1　加測(cè)陀螺方位角的作業(yè)流程圖

3.2陀螺方位角和坐標(biāo)方位角的轉(zhuǎn)換

陀螺全站儀測(cè)量的是陀螺方位角,而導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量需要的是坐標(biāo)方位角,即需要將陀螺方位角轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)方位角。設(shè)在已知邊上測(cè)定的儀器常數(shù)為△,在待定邊上測(cè)定的陀螺方位角為αT,γ為子午線(xiàn)收斂角,則待定邊的坐標(biāo)方位角α為:

儀器常數(shù)通常是在已知坐標(biāo)方位角α已知的邊上測(cè)定的,即:

在每次進(jìn)行待定邊陀螺定向測(cè)定之前和測(cè)量后,都要分別在已知邊上安置陀螺全站儀測(cè)定陀螺方位角,并按式(2)計(jì)算儀器常數(shù)[5]。

3.3成果分析

加測(cè)3處陀螺方位角,相應(yīng)的出現(xiàn)4個(gè)坐標(biāo)方位角閉合差,結(jié)果如下:

fβ1=∑αi±6·180°-(αJF5、6-αAB)= -63″

fβ2=∑αi±25·180°-(αJF30、31-αJF5、6)= -181″fβ3=∑αi±28·180°-(αJF58、59-αJF30、31)= 22″fβ4=∑αi±6·180°-(αJF58、59-αCD)= -41″

另外,坐標(biāo)閉合差: fX=∑△X-(XC-XB)= -0.2231 m;坐標(biāo)閉合差: fY=∑△Y-(YC-YB)= -0.0073 m;

導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)相對(duì)閉合差:K= fS/∑S=1/11332。

再與規(guī)范[1]進(jìn)行對(duì)比,由:

fβ4=-41″＜±90″6=±220″

得出各方位角閉合差均滿(mǎn)足精度要求。由K = 1/11332＜1/1000,得出:導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)相對(duì)閉合差滿(mǎn)足精度要求;由fS=±0.223 2 m＜0.3 m,得出:導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)閉合差也能滿(mǎn)足精度要求。即各項(xiàng)指標(biāo)均能滿(mǎn)足精度要求。

需要說(shuō)明的是,在實(shí)際測(cè)量時(shí),因?yàn)槿朔栏傻繰FGD超長(zhǎng)過(guò)多,對(duì)其加測(cè)1個(gè)或者2個(gè)陀螺方位角是不能夠滿(mǎn)足精度要求的;當(dāng)對(duì)其加測(cè)4個(gè)或者5個(gè)陀螺方位角時(shí),其結(jié)果能夠滿(mǎn)足精度要求,而且與加測(cè)3個(gè)陀螺方位角相比,精度更好,在這里不再列舉其結(jié)果。

4　結(jié) 語(yǔ)

本文論述的地下導(dǎo)線(xiàn)是單一的附合導(dǎo)線(xiàn)形式,通過(guò)多次加測(cè)陀螺方位角,提高了橫向精度,解決了實(shí)際問(wèn)題。理論上,加測(cè)陀螺方位角的個(gè)數(shù)越多則精度越好,但會(huì)浪費(fèi)工作時(shí)間,效率不高。相反,若加測(cè)的個(gè)數(shù)不夠,可能會(huì)滿(mǎn)足不了精度要求。在實(shí)際工作中,應(yīng)根據(jù)附合導(dǎo)線(xiàn)或支導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度及精度等要求綜合而定。另外,當(dāng)布設(shè)的地下導(dǎo)線(xiàn)組成復(fù)雜的網(wǎng)形時(shí),組成結(jié)點(diǎn)網(wǎng)進(jìn)行平差計(jì)算之前,通過(guò)多次加測(cè)陀螺方位角的方式,也可能會(huì)有較好的效果,還有待于進(jìn)一步的研究探討。

參考文獻(xiàn)

[1] CJJ/ T 8-2011.城市測(cè)量規(guī)范[S].

[2] CJJ/ T 73-2010.衛(wèi)星定位城市測(cè)量技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 濟(jì)南經(jīng)緯測(cè)量?jī)x器有限公司.Leica FlexLine TS02/ TS06/ TS09用戶(hù)手冊(cè)1.0版中文[Z].2010.

[4] 上海契科精密儀器有限公司.索佳SoKKia GPX系列全站式陀螺儀使用說(shuō)明書(shū)[Z].2010.

[5] 國(guó)家測(cè)繪局人事司.工程測(cè)量[M].哈爾濱:哈爾濱地圖出版社,2007.

[6] 王衛(wèi).GAT陀螺全站儀誤差分析與貫通測(cè)量模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué),2011.

[7] 石錦昌.在大型貫通測(cè)量中采用陀螺定向的幾點(diǎn)做法[J].礦山測(cè)量,1982(1).

[8] 潘國(guó)榮,王穗輝.地下導(dǎo)線(xiàn)加測(cè)陀螺邊最優(yōu)位置確定及精度分析[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版,2004(5).

[9] 秦臻,高井祥,羌云娟.GAT陀螺全站儀在井下控制測(cè)量中的應(yīng)用[J].測(cè)繪信息與工程,2010(6).

[10] 桑光燦.陀螺經(jīng)緯儀定向作業(yè)中的有關(guān)問(wèn)題[J].礦山測(cè)量,1988(4).

[11] 張恒璟,周利利.礦井加測(cè)陀螺邊及其最佳位置的探討[A].2009全國(guó)測(cè)繪科技信息交流會(huì)暨首屆測(cè)繪博客征文頒獎(jiǎng)?wù)撐募痆C].2009.

Application Practice of Gyro Total Station in Underground Civil Air Defense Projects in Ji′nan City Census in Measurement

Zhen Hongbin,Wang Guofeng,Yang Xuefeng
(Ji′nan survey and Mapping Institute,Ji′nan 250013,China)

Abstract:Traverse survey is a common method of underground space control measure,but when the underground traverse long too much,it is difficult to achieve the accuracy requirement of conventional traverse survey.The use of gyro is an effective methods.This paper takes the underground civil air defense projects in Ji'nan city road measurement as an example,introduces several adding measuring gyroscope azimuth angle operation process in ultra long underground traverse survey,gives added measure factors into N gyroscope azimuth angle,and the added gyro azimuth measurement results are analyzed contrastively before and after.The results show that: in the lead long,through many added gyro azimuth measuring method,can guarantee the precision of traverse measurement and meet the specification requirements.

Key words:underground civil air defense engineering;gyro;traverse survey;traverse length closing error

文章編號(hào):1672-8262(2015)01-140-03中圖分類(lèi)號(hào):P258

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

收稿日期:?2014—07—15

作者簡(jiǎn)介:甄洪斌(1983—),男,助理工程師,主要從事3S技術(shù)、工程測(cè)量工作。