論構建城市軌道交通工程測量控制網的必要性

付紳（延安大學西安創(chuàng)新學院，陜西　西安　710100）

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論構建城市軌道交通工程測量控制網的必要性

付紳
（延安大學西安創(chuàng)新學院，陜西西安710100）

摘要：本世紀以來，我國城市軌道交通工程建設蓬勃發(fā)展，為其服務的城市軌道交通專用控制測量技術也隨之發(fā)展起來.然而，我國城市軌道交通事業(yè)起步晚，在大規(guī)模建設過程中仍然存在眾多問題.城市軌道交通工程測量如何結合自身工程特點，引進工程測量高新技術以得到不斷完善、創(chuàng)新和進步，是一個新的課題.原城市控制網已不能滿足大規(guī)模建設的需要，建立一個覆蓋全部線路的整體控制網是必要的.

關鍵詞：城市軌道交通；控制網；建設；必要性

1　引言

2014年初，世界人口突破72億.人口數量的迅速增長與社會水平的不斷提高，使擔任城市交通主角的汽車產量驟增，在土地資源有限的市區(qū)，道路交通所固有的平面交叉、空間沖突等引發(fā)了大中型城市普遍的道路交通擁擠、堵塞等問題，對市民的正常出行和經濟活動效率產生了嚴重影響，也帶來了環(huán)境污染、能源危機等一系列負面效應，成為制約城市發(fā)展的重要瓶頸.目前公認的解決城市交通擁堵的對策，是發(fā)展以軌道交通為骨干、常規(guī)交通為主體的城市交通體系，這是解決城市資源與環(huán)境危機的重要措施，也是城市可持續(xù)發(fā)展的重要途徑.

近年來，我國數十個城市相繼開展了大規(guī)模的城市軌道交通建設.GB503088-2008《城市軌道交通工程測量規(guī)范》對交通軌道交通單條線路是設計、施工、運營各階段所涉及的控制測量、地形測量、專項調查與測繪、線路定線及縱橫斷面測量、車輛段測量、聯(lián)系測量、車站、高架結構測量、鋪軌基標測量等做了詳細的技術規(guī)定，對工程建設有重要的指導作用.與此同時，國外發(fā)達國家則致力于將城市軌道交通與城際鐵路、高鐵等形式銜接起來形成現代化的交通網絡.我國也加大了城市軌道交通建設力度，各大城市陸續(xù)出臺了以地鐵、輕軌等軌道交通形式為主的公交交通網近、遠期規(guī)劃，城市軌道交通進入飛速發(fā)展時期.

2　城市軌道交通控制網現狀

我國最早對城市軌道交通進行明確定義是在1985年的《城市公共交通常用名詞術語》中，當時的定義是：“通常以電能為動力，采取輪軌運轉方式的快速大運量公共交通之總稱.”一般包括城市地鐵、輕軌交通、有軌電車等.80年代中期國家首次將建設大城市軌道交通列入議事日程.1994年《中國二十一世紀議程》中確定“在城市中流量大的交通走廊，規(guī)劃建設大容量的快速軌道交通和地鐵客運交通.發(fā)展多種形式的城市客運交通工具”.此后我國開展了大規(guī)模的城市軌道交通工程建設，城市軌道交通專用控制測量技術也隨之發(fā)展起來.

由于軌道交通一般以線路為單位，呈條帶狀，早期城市軌道交通工程測量的理論和方法主要來源于公路、鐵路、礦山、隧道等工程測量領域.1958年，北京市籌備修建地鐵，控制測量工作先行，確立了以三角測量方法布設相對點位誤差在1～2公分的控制網基本思路.此時，我國測繪事業(yè)正處于起步和摸索階段，主要為工程設計和施工提供地形資料和施工放線等常規(guī)工作，服務于工程建設前期.并且沒有相應的規(guī)范可供執(zhí)行.我國于50年代初期開始建立統(tǒng)一的大地控制網，60年代末基本完成.北京市區(qū)三角網是在1950年委托軍委測繪局建立的，經過1956年開始的控制網改建，已形成控制面積四萬平方公里的主干控制網及加密了一些地區(qū)的三等三角點.

20世紀80年代開始，我國工程測量技術發(fā)生了根本性的轉變，工程測量從簡單的地形測繪、施工放樣發(fā)展到地形圖、管線圖測繪、線路初測和定測、專用控制網測量、施工放樣測量、貫通測量、鋪軌和設備安裝測量、竣工測量、規(guī)劃驗收測量等.與此同時，以全站儀、數字水準儀、GPS為代表的先進測繪儀器也逐步應用.導線測量實現了外業(yè)觀測的數字化與計算機記錄；導線平差軟件的不斷完善，提高了內業(yè)計算的效率，城市一二級導線網復測基本進入良性循環(huán).80年代初期，一些院校和科研單位開始對GPS技術應用進行研究.80年代中期，我國有關部門開始研制導航型接收機，并在多領域開始引進這項技術.

80年代末，各國已將GPS技術成功用于大地測量和精密工程測量，特別是隧道工程，如加拿大太平洋鐵路Rogers山口麥克唐納山隧道、美國的Locarno隧道等.通過廣泛實踐，GPS在精度和效益等方面取得明顯的效果，獲得優(yōu)異成績.1990年我國鐵路系統(tǒng)在云臺山隧道原有的光電導線地表平面控制網基礎上，對GPS測量精度進行了實驗測試，成為GPS測量技術在國內鐵路隧道控制測量中的首次應用，實踐結果證明了GPS技術的定位精度滿足長大隧道貫通對地面控制精度的要求.90年代，GPS技術已廣泛應用于建立、改造和加密測量控制網，包括國家等級大地網、城市測量控制網、礦區(qū)、油田測量控制網等.經多年科研和生產實踐已積累了豐富經驗，1992年，國家測繪局發(fā)布了我國測繪行業(yè)標準《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》來規(guī)范GPS測量生產和成果的質量.

最早采用GPS進行首級控制測量的城市軌道交通工程是1990年的北京地鐵復八線.該控制網布設成單三角鎖，由10個點構成.10點中納入了2 個I等三角點，3個Ⅱ等三角點，即全網共有5個已知點，5個未知點，全網東西長11.6km，南北寬1.2km.高差46m，點間距離平均為2.2km，最長4.6km，最短1.0km.以車站附近的復興門、商業(yè)部和市委3個GPS點定為控制測量的主控點，組成三種圖案觀測方案，采用2臺WM101單頻接收機觀測，應用POPS 2.02后處理軟件在AST-286微機上進行處理，并對成果進行分析，取得預期的效果.通過1994年對該GPS網復測與擴建證明，北京地鐵復八線熱八區(qū)間精密導線GPS測量是成功的，表現了GPS技術在測定精密導線點平面坐標時較高的功效，精度高，較短的工期內獲取優(yōu)質的測量成果.在此之前，鐵道部第一勘測設計院和隧道局等單位在長邊測量中已取得很好的效果，本次實踐表明在短邊測量中，GPS同樣可以獲得較好的精度.

進入90年代，隨著我國城市軌道交通工程建設的快速發(fā)展，GPS已成為應用于北京地鐵西客站預埋隧道、上海地鐵、廣州地鐵等大型工程中.GPS的應用成果證明了該技術在地鐵工程中的優(yōu)勢：效率高、費用省、成果可靠，完全滿足地鐵建設的需要.隨著我國測繪技術領域的標準化和規(guī)范化日趨成熟.90年代中期，建設部委托北京城建勘測設計研究院作為主編單位，聯(lián)合國內十幾家科研、教學和從事生產一線的勘測單位，編制完成了《地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范》和《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范》兩部國家標準，填補了城市軌道交通勘測工作領域技術標準的空白，城市軌道交通工程測量開始規(guī)范起來.

3　目前城市軌道交通控制測量存在問題分析

我國城市軌道交通事業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅猛、規(guī)模浩大.目前，城市軌道交通技術測量體系已基本建立，但隨著我國城市軌道交通建設事業(yè)高潮的來臨和測繪科學技術的迅速發(fā)展，一些問題逐漸涌現出來，亟待解決.

3.1多階段控制測量數據不一致

線路建設經歷初期勘察設計、施工設計、軌道鋪設、設備安裝、運營階段等多個階段，各項測量工作有不同的采集精度和使用參考.如在規(guī)劃選線階段，城市軌道交通工程控制網尚未建成，主要依據城市現有大比例尺地形圖、航空攝影測量、衛(wèi)星遙感、地下管線等資料，這些數據呈現多源性，時間、精度、分辨率等有較大差異.盡管各城市陸續(xù)將這些數據整合到基于GIS技術建設的城市基礎信息數據庫，但由于新舊城市坐標系的差異、數據采集時間和精度等的限制，數據的一致性和基準的統(tǒng)一仍然沒有得到切實的解決.這可能造成初期選線與施工設計等階段的測量結果不一致.

3.2多期線路控制測量數據不一致

目前，各大城市從長遠發(fā)展出發(fā)，總體布局，設計若干條線路構成城市軌道交通網.但由于投資大、建設周期長，一般單條線路或幾條線路同時開工，分期建設.為加快施工進度，一條線路往往被化分成多個標段，由不同的單位各自按照工程特點建立獨立控制網，這些控制網采用不同的基準，不利于數據共享和多條線路之間的正常銜接，擴充性差.

3.3控制網覆蓋范圍小

以單條線路建立的控制網覆蓋范圍小，部分規(guī)劃線路的邊界遠離市區(qū)，超出原有城區(qū)控制網的范圍.逐步擴充的方式已很難滿足未來多條新線路的建設要求.控制網整體性較差，擴充后變形超限、多期成果不一致等問題不能得到有效解決，不利于遠期發(fā)展.這包括新線控制網和既有線控制網的銜接、不同城市控制網之間的轉換和銜接等問題.

3.4控制網缺乏集中管理機制

盡管多線路、多標段同時施工可以加快施工進度，但由于專用工程控制網缺乏集中管理機制，各單位涉及數據使用權限等問題不能對現有控制點成果進行有效的使用和管理.在較長的建設周期中多發(fā)生控制點破壞、移位等情況而不能及時的更新，造成測量成果質量達不到要求、反復施工等不良后果.

4　建立城市軌道交通整體控制網的必要性

根據各大城市出臺的城市軌道交通近期規(guī)劃，城市軌道交通在線路長度與數量上逐步增長，工程規(guī)劃設計范圍與規(guī)模也不斷擴大，從城市內部向臨近的兩城市或多城市發(fā)展.各地區(qū)從長遠發(fā)展目的出發(fā)，總體布局，設計了若干條線路，形成了城市軌道交通.但隨著多線路銜接、與高鐵線路的連接等問題接踵而來，多期線路、線路多階段控制測量成果不一致、與原有城市控制網不一致等問題逐漸涌現出來，對線路貫通的標準要求提出新的挑戰(zhàn).解決問題的關鍵是構建一個覆蓋規(guī)劃全路線的城市軌道交通工程測量整體控制網.

4.1建立整體控制網可解決多線路銜接問題

由于軌道交通工程投資巨大、建設周期長，一般單條線路或幾條線路同時開工，分期建設.各線路由不同的單位設計、施工，按照線路特點建立獨立控制網，這些控制網采用不同的基準，在線路交接處往往需要坐標系統(tǒng)的轉換，一般通過相同控制點的坐標擬合方法.轉換精度與控制點選取的質量和分布等有關，很難保證控制網整體的轉換精度，不利于線路之間的正確銜接.建立一個覆蓋全線路的整體控制網可在納入已建工程測量數據的同時，最大限度的保障多線路控制網相似結構的精度一致，并能保證線路對接點坐標的一致性.

4.2建立整體控制網可解決多標段數據管理問題

即使是單條線路施工，為加快施工進度，一條線路往往被劃分成多個標段，由不同的單位施工，整體控制網可解決統(tǒng)一享用數據和測繪成果.由于眾多參與單位數據管理制度與保密權限不同，多標段數據管理是分別獨立的，各施工隊伍不同階段的測量成果也是獨立的，不利于多標段數據共享與數據可靠性檢驗，加大了貫通難度.建立整體控制網對測量控制網分級管理能增強多標段不同階段數據管理的自由度和適應性，也能有效解決不同時期、不同標段數據共享問題，是目前控制網“三網合一”必備的基本要求.

4.3建立整體控制網可解決單線路控制網覆蓋范圍小、擴展困難問題

城市軌道交通各線路分期建設，工程測量成果隸屬不同的施工單位，測量系統(tǒng)的不一致使新舊控制網存在差異，新線路與既有線路交叉、連接處數據銜接困難.一些單位嘗試以既有線路為基礎，將新線路控制網擴充到原有控制網中，但由于原線路控制網地形特點與基準選擇時的獨特性，擴充性后控制網變形大、精度差、穩(wěn)定性不高.整體控制網先行，既擴大了控制范圍，又保證了相似的分期施工線路的精度結構.

4.4建立整體控制網可解決城市控制網對接問題

目前，城市軌道交通正逐漸外擴，形成地區(qū)城際交通網.原本只為滿足各城市建設需要的城市獨立坐標系間無法建立聯(lián)系，在更大范圍建立城市軌道交通工程測量整體控制網是必要的.整體控制網建立在與兩城市或多城市都能兼容的獨立坐標系下，既保證了整體控制網的相對獨立性，又解決了不同城市控制網間的對接問題，對未來一定時期的區(qū)域社會經濟建設有重要的促進作用.

5　結論

基于目前我國各大城市普遍存在交通擁堵的現狀，優(yōu)先發(fā)展城市軌道交通為大勢所趨.隨著規(guī)劃軌道交通網規(guī)模不斷加大，各大城市規(guī)劃了線路眾多的交叉網絡.考慮到工程測量涉及單位眾多、儀器設備眾多、社會和自然環(huán)境影響因素多，多線路建設時間不同，建立一個覆蓋近期規(guī)劃所有線路的專有工程控制網是必要的，這樣便于各獨立工作單位或相鄰標段協(xié)調使用統(tǒng)一的坐標高程系統(tǒng)和測量作業(yè)標準，極大的提高工作效率.

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1.3.2 疼痛程度 采用疼痛數字評分法(NRS)評估患者術后6 h、術后第1天、術后第2天、術后第3天的疼痛程度。NRS 是用數字式0～10代替文字來表示疼痛的程度，0 為無疼痛;1～3分為輕度疼痛，不影響患者夜間睡眠;4 ～6為中度疼痛，輕度影響患者夜間睡眠;7～10為重度疼痛，患者不能入睡或者睡眠中痛醒。

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收稿日期：2015-11-25

中圖分類號：U231.1

文獻標識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）01-0073-03