甄洪斌,王國峰,楊學(xué)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(yīng)用

甄洪斌?,王國峰,楊學(xué)峰
(濟南市勘察測繪研究院,山東濟南 250013)

摘 要:導(dǎo)線測量是地下空間控制測量的常用手段,但當(dāng)?shù)叵聦?dǎo)線超長過多時,常規(guī)導(dǎo)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(dǎo)線測量中多次加測陀螺方位角的作業(yè)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(jié)果表明:在導(dǎo)線超長時,通過多次加測陀螺方位角的方法,可以保證導(dǎo)線測量精度滿足規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞:地下人防工程;陀螺全站儀;導(dǎo)線測量;導(dǎo)線全長閉合差

1　引 言

隨著城市化進程的加快及測繪技術(shù)的發(fā)展,城市測繪已經(jīng)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(nèi)容。早期人防工程竣工時間大多數(shù)集中在20世紀(jì)90年代以前,隨著城市化進程的加快,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)單線上千米甚至數(shù)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(dǎo)線測量是控制測量主要手段,根據(jù)地下人防工程普查測量要求,采用導(dǎo)線測量,其方位角閉合差應(yīng)在±90內(nèi)(n為測站數(shù)),當(dāng)測圖比例尺為1∶500且導(dǎo)線超長時,全長閉合差不應(yīng)大于0.3 m,相對閉合差不應(yīng)大于1/1 000[1],當(dāng)?shù)叵赂胶蠈?dǎo)線與支導(dǎo)線超長時,往往滿足不了規(guī)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(dǎo)線加測方位角提高橫向精度的方法,給出了作業(yè)的技術(shù)流程,并對結(jié)果進行了分析。結(jié)果表明:在導(dǎo)線超長時,通過多次加測陀螺方位角的方法,可以保證導(dǎo)線測量精度滿足規(guī)范要求。

2　未加測陀螺方位角的地下導(dǎo)線

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

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)線全長閉合差為: fS=±XX=±0.9614 m

導(dǎo)線全長相對閉合差:K= fS/∑S=1/2631。

與規(guī)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線

3.1作業(yè)流程

為了保證地下導(dǎo)線測量滿足規(guī)范要求,我們在地下導(dǎo)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(xiàn)極短邊,一般情況下,都會考慮在出現(xiàn)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(dǎo)線大致均分成N段;

(3)加測陀螺方位角的個數(shù)既能滿足精度要求又能節(jié)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(dǎo)線邊JF5JE6、JF30JE31、JF58JE59對應(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

陀螺全站儀測量的是陀螺方位角,而導(dǎo)線測量需要的是坐標(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)在已知邊上測定的儀器常數(shù)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(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(shù)[5]。

3.3成果分析

加測3處陀螺方位角,相應(yīng)的出現(xiàn)4個坐標(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)線全長相對閉合差:K= fS/∑S=1/11332。

再與規(guī)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(dǎo)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(dǎo)線全長閉合差也能滿足精度要求。即各項指標(biāo)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(dāng)對其加測4個或者5個陀螺方位角時,其結(jié)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(jié)果。

4　結(jié) 語

本文論述的地下導(dǎo)線是單一的附合導(dǎo)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(shù)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(shù)不夠,可能會滿足不了精度要求。在實際工作中,應(yīng)根據(jù)附合導(dǎo)線或支導(dǎo)線的長度及精度等要求綜合而定。另外,當(dāng)布設(shè)的地下導(dǎo)線組成復(fù)雜的網(wǎng)形時,組成結(jié)點網(wǎng)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

[1] CJJ/ T 8-2011.城市測量規(guī)范[S].

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

[3] 濟南經(jīng)緯測量儀器有限公司.Leica FlexLine TS02/ TS06/ TS09用戶手冊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明書[Z].2010.

[5] 國家測繪局人事司.工程測量[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量模擬系統(tǒng)設(shè)計研究[D].西安:長安大學(xué),2011.

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

[8] 潘國榮,王穗輝.地下導(dǎo)線加測陀螺邊最優(yōu)位置確定及精度分析[J].同濟大學(xué)學(xué)報·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量中的應(yīng)用[J].測繪信息與工程,2010(6).

[10] 桑光燦.陀螺經(jīng)緯儀定向作業(yè)中的有關(guān)問題[J].礦山測量,1988(4).

[11] 張恒璟,周利利.礦井加測陀螺邊及其最佳位置的探討[A].2009全國測繪科技信息交流會暨首屆測繪博客征文頒獎?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:1672-8262(2015)01-140-03中圖分類號:P258

文獻標(biāo)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(shù)、工程測量工作。