陀螺全站儀在濟南市地下人防工程普查測量中的應用

甄洪斌,王國峰,楊學峰(濟南市勘察測繪研究院,山東濟南 250013)

陀螺全站儀在濟南市地下人防工程普查測量中的應用

甄洪斌?,王國峰,楊學峰
(濟南市勘察測繪研究院,山東濟南 250013)

摘 要:導線測量是地下空間控制測量的常用手段,但當地下導線超長過多時,常規導線測量難以達到精度要求。陀螺全站儀的使用是一種有效手段。本文以濟南市地下人防工程干道測量為例,介紹在地下超長導線測量中多次加測陀螺方位角的作業流程,給出了加測N個陀螺方位角的考慮因素,并對加測陀螺方位角前后的成果進行了對比分析。結果表明:在導線超長時,通過多次加測陀螺方位角的方法,可以保證導線測量精度滿足規范要求。

關鍵詞:地下人防工程;陀螺全站儀;導線測量;導線全長閉合差

1　引 言

隨著城市化進程的加快及測繪技術的發展,城市測繪已經由單純的地上測繪逐漸向地下空間測繪延伸。地下人防工程測繪特別是早期地下人防工程測繪是其中一項重要內容。早期人防工程竣工時間大多數集中在20世紀90年代以前,隨著城市化進程的加快,相當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,出現單線上千米甚至數千米的超長距離。地下人防工程普查測量時必須進行控制測量。導線測量是控制測量主要手段,根據地下人防工程普查測量要求,采用導線測量,其方位角閉合差應在±90內(n為測站數),當測圖比例尺為1∶500且導線超長時,全長閉合差不應大于0.3 m,相對閉合差不應大于1/1 000[1],當地下附合導線與支導線超長時,往往滿足不了規范要求。為此,本文以濟南市某條地下人防干道(以下簡稱人防干道RFGD,僅有兩個出入口,長約2.5 km)為例,探討了使用陀螺全站儀對地下導線加測方位角提高橫向精度的方法,給出了作業的技術流程,并對結果進行了分析。結果表明:在導線超長時,通過多次加測陀螺方位角的方法,可以保證導線測量精度滿足規范要求。

2　未加測陀螺方位角的地下導線

在人防干道RFGD出入口處,利用JNCORS系統、網絡RTK技術[2]各布置一對圖根級控制點(A和B,C 和D),作為導線起算點,精度滿足要求。利用布設好的控制點,使用徠卡TS02 Power 2″級全站儀[3]進行導線測量,測距、測角滿足精度要求。實際共測量導線點63個,導線總長2 529.317 m。導線測量成果為:

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

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

導線全長閉合差為: fS=±XX=±0.9614 m

導線全長相對閉合差:K= fS/∑S=1/2631。

與規范[1]進行對比,由fβ= -263″＜±90″=±726″,得出方位角閉合差滿足精度要求;由K = 1/2631＜1/1000,得出:導線全長相對閉合差滿足精度要求;而由fS=±0.9614 m＞0.3 m,得出:導線全長閉合差不能滿足精度要求。

3　加測陀螺方位角的地下導線

3.1作業流程

為了保證地下導線測量滿足規范要求,我們在地下導線上面利用陀螺全站儀[4]加測了N個陀螺方位角。加測N個陀螺方位角的考慮因素如下:

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

(2)距離平均化,即將導線大致均分成N段;

(3)加測陀螺方位角的個數既能滿足精度要求又能節省工作時間、提高工作效率。

綜合考慮上述三個因素,在實際測量人防干道RFGD時,共加測3個陀螺方位角(即導線邊JF5JE6、JF30JE31、JF58JE59對應的陀螺方位角)。具體的作業流程如圖1所示。

圖1　加測陀螺方位角的作業流程圖

3.2陀螺方位角和坐標方位角的轉換

陀螺全站儀測量的是陀螺方位角,而導線測量需要的是坐標方位角,即需要將陀螺方位角轉換成坐標方位角。設在已知邊上測定的儀器常數為△,在待定邊上測定的陀螺方位角為αT,γ為子午線收斂角,則待定邊的坐標方位角α為:

儀器常數通常是在已知坐標方位角α已知的邊上測定的,即:

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

3.3成果分析

加測3處陀螺方位角,相應的出現4個坐標方位角閉合差,結果如下:

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

導線全長相對閉合差:K= fS/∑S=1/11332。

再與規范[1]進行對比,由:

fβ4=-41″＜±90″6=±220″

得出各方位角閉合差均滿足精度要求。由K = 1/11332＜1/1000,得出:導線全長相對閉合差滿足精度要求;由fS=±0.223 2 m＜0.3 m,得出:導線全長閉合差也能滿足精度要求。即各項指標均能滿足精度要求。

需要說明的是,在實際測量時,因為人防干道RFGD超長過多,對其加測1個或者2個陀螺方位角是不能夠滿足精度要求的;當對其加測4個或者5個陀螺方位角時,其結果能夠滿足精度要求,而且與加測3個陀螺方位角相比,精度更好,在這里不再列舉其結果。

4　結 語

本文論述的地下導線是單一的附合導線形式,通過多次加測陀螺方位角,提高了橫向精度,解決了實際問題。理論上,加測陀螺方位角的個數越多則精度越好,但會浪費工作時間,效率不高。相反,若加測的個數不夠,可能會滿足不了精度要求。在實際工作中,應根據附合導線或支導線的長度及精度等要求綜合而定。另外,當布設的地下導線組成復雜的網形時,組成結點網進行平差計算之前,通過多次加測陀螺方位角的方式,也可能會有較好的效果,還有待于進一步的研究探討。

參考文獻

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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:1672-8262(2015)01-140-03中圖分類號:P258

文獻標識碼:B

收稿日期:?2014—07—15

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