王海城

河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250

王海城.南水北調(diào)工程測(cè)量一體化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，2017,46(9)：1202.

10.11947/j.AGCS.2017.20170172.

WANG Haicheng.The Study of the Key Techniques in the Realization of Integrated Engineering Survey System in South-to-north Water Diversion Project[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2017,46(9):1202. DOI:10.11947/j.AGCS.2017.20170172.

南水北調(diào)工程測(cè)量一體化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)研究

王海城

河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250

南水北調(diào)中線工程建設(shè)經(jīng)歷了選線、方案優(yōu)化、施工圖設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)管理等多個(gè)環(huán)節(jié)，測(cè)量工作貫穿于工程建設(shè)的全過程。由于各階段涉及的測(cè)量?jī)?nèi)容不同，精度等級(jí)各異，采用的儀器設(shè)備不一樣。為統(tǒng)一工程測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范作業(yè)程序，針對(duì)工程實(shí)際，對(duì)工作中存在的測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行全面研究，并提出解決方案。設(shè)計(jì)開發(fā)了南水北調(diào)工程測(cè)量一體化系統(tǒng)，論文研究的主要內(nèi)容及解決的關(guān)鍵問題如下：

(1) 研究了基于TCA2003全站儀的角度和邊長(zhǎng)觀測(cè)自動(dòng)化和平面控制網(wǎng)平差技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了平面控制測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化。針對(duì)工程中經(jīng)常遇到的坐標(biāo)換算和地形圖管理問題，著重研究了二維七參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和基于橢球變換的高斯投影換算方法以及地形圖分幅與編號(hào)方法，建立了一套適用于南水北調(diào)工程建設(shè)全過程的平面控制、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和圖幅查詢管理的解決方案。

(2) 研究了基于光學(xué)水準(zhǔn)儀觀測(cè)的PDA數(shù)據(jù)采集技術(shù)和電子水準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)處理技術(shù)，在不提取測(cè)站高差情況下，通過測(cè)站觀測(cè)時(shí)間對(duì)溫度進(jìn)行內(nèi)插，實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)數(shù)據(jù)整理與高差溫度改正的同步計(jì)算。采用同構(gòu)異源測(cè)段數(shù)據(jù)匯總，實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模水準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)段提取、斷點(diǎn)探測(cè)和高差兩項(xiàng)改正(正常水準(zhǔn)面不平行改正及高程異常改正)的自動(dòng)處理。在討論水準(zhǔn)網(wǎng)平差原理基礎(chǔ)上，研究粗差探測(cè)和最小閉合環(huán)的搜索方法。通過分析水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)穩(wěn)定性檢驗(yàn)原理，給出了分塊間隙法和t檢驗(yàn)法檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?，?shí)現(xiàn)了兩期水準(zhǔn)網(wǎng)的穩(wěn)定性檢驗(yàn)。對(duì)多種GPS高程擬合的適用性進(jìn)行研究，采用狄克松和格布拉斯粗差探測(cè)探測(cè)技術(shù)和窮盡法搜索參數(shù)值方法，解決了GPS高程擬合中已知點(diǎn)兼容和多面函數(shù)擬合光滑因子δ難以確定的問題。

(3) 討論了基于線路的圓曲線坐標(biāo)計(jì)算原理，研究了“完整非對(duì)稱型”和“非完整非對(duì)稱型”的道路中樁坐標(biāo)計(jì)算方法，給出基于直線、圓曲線和緩和曲線三種基本線元的坐標(biāo)計(jì)算模型，解決了南水北調(diào)總干渠渠道定線及道路測(cè)設(shè)中任意復(fù)雜線形的坐標(biāo)計(jì)算問題。采用以地塊為單元的征地測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法，實(shí)現(xiàn)地塊的自動(dòng)分離、分類匯總、自由分割、任意兩界址點(diǎn)的邊長(zhǎng)方位量測(cè)、報(bào)表和宗地圖輸出。

(4) 系統(tǒng)研究了斷面測(cè)量及工程量計(jì)算一體化流程。提出了基點(diǎn)無關(guān)的斷面測(cè)量技術(shù)，給出由坐標(biāo)格式向距離-高程格式的轉(zhuǎn)換方法，以及斷面端點(diǎn)位置判定方法。討論了縱橫斷面設(shè)計(jì)文件生成原理和斷面法工程量計(jì)算原理，推導(dǎo)出實(shí)測(cè)斷面與設(shè)計(jì)斷面套合的交點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算模型，建立了一套適用于南水北調(diào)工程斷面測(cè)量和工程量計(jì)算一體化的解決方案。

(5) 分析了灰色GM建模機(jī)理，改進(jìn)了灰色積分參數(shù)c值確定方法，優(yōu)化了Verhulst模型初始值，推導(dǎo)出自適應(yīng)GM(1,1)灰色模型。針對(duì)多次正向累加存在的新舊數(shù)據(jù)權(quán)重分配上的不足，討論了二次反向累加GOM(1,1)建模原理，推導(dǎo)出非齊次指數(shù)函數(shù)背景值構(gòu)造模型，并給出積分參數(shù)c值的確定方法和沉降預(yù)測(cè)建模策略，為南水北調(diào)工程沉降監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)提供了一套完整的解決方案。

(6) 分析了掃描點(diǎn)云應(yīng)用于變形監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，提出了通過格網(wǎng)劃分獲得同名變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的思路以及兩期點(diǎn)云間基于最短距離的中位區(qū)取平均值計(jì)算變形的方法與步驟，通過室內(nèi)試驗(yàn)和南水北調(diào)實(shí)際試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了地面三維激光掃描技術(shù)在南水北調(diào)坡面變形監(jiān)測(cè)的可行性。

The Study of the Key Techniques in the Realization of Integrated Engineering Survey System in South-to-north Water Diversion Project

WANG Haicheng

Hebei Research Institute of Investigation & Design of Water Conservancy & Hydropower, Tianjin 300250, China

his doctoral degree from Wuhan University in December 2016, majors in engineering deformation and disaster prediction.

P228

D

1001-1595(2017)09-1202-01

河北省“三三三人才工程”

2017-04-10

王海城(1966—)，男，2016年12月獲武漢大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位(指導(dǎo)教師：徐進(jìn)軍教授)，研究方向?yàn)楣こ绦巫兣c災(zāi)害預(yù)報(bào)。

E-mail： 13831121780@126.com