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高等級公路導線控制測量與恢復定線淺談

08-22 13:59:44  瀏覽次數:525次  欄目:工程測量
標簽:工程測量規范,工程測量技術, 高等級公路導線控制測量與恢復定線淺談,http://www.nvlbio.live

【提 要】:可靠的施工測量是保障正確執行設計意圖的前提。本文基于目前高等級公路普遍采用GPS技術,提出利用全站儀在GPS點的基礎上加密導線點,綜合考慮測距長度的歸化投影計算形成邊長改正系數K進行路線的控制測量;恢復定線時考慮改正系數1/K對放樣元素的影響以極坐標法放樣,具有快速、精確、方便和易于掌握的特點。

關鍵詞:測量 極座標 GPS 全站儀

1.前言

高等級公路在測設過程中廣泛采用了一些新技術,如控制測量采用GPS定位技術;工程地質采用遙感技術;設計采用航片定線及廣泛的CAD技術等。這些新技術代表了當今公路勘察設計的最為先進的測設手段和設計方法。施工中利用全站儀在GPS點的基礎上加密導線點進行公路控制測量并以極坐標法放樣得到了最為廣泛的應用。

由于初設階段布設的GPS點經歷了初測、定測、施工圖設計、招標投標等階段至工程開工一般需要二、三年的時間,而高等級公路修建地區一般經濟都較發達、人口密集,GPS點丟失、遭破壞的情況比較嚴重,或由于GPS點的特性通視情況不盡人意。根據國際招標項目FIDIC條款的規定及施工合同工期的要求,丟失或破壞的導線點應恢復或補設。

2.二級導線測量的主要技術要求


導線長度

(km)
平均邊長

(km)
測角中誤差(“)
測距中誤差(mm)
測距相對中誤差
測回數
方位角閉合差(“)
相對閉

合差

DJ2
DJ6

2.4
0.25
8
15
1/14000
1
3

≤1/10000



注:表中的n為測站數

當導線平均邊長較短時,應控制導線邊數,但不得超過上表導線長度和以平均邊長算得的邊數; 當導線長度小于上表規定長度的1/3時,導線全長的絕對閉合差不應大于13cm。

導線宜布設成直伸形狀,相鄰邊長不宜相差過大。

3.測量數據的處理

由于公路呈帶狀, 一般較長,沿線地形起伏較大,有些地區海拔較高,或位于投影帶的邊緣,導線歸算到大地水準面并投影到高斯平面上產生的變形不可忽視。當導線連線的相鄰控制點不在同一投影帶內,為了計算導線閉合差,就需要坐標換帶,將鄰帶的坐標換成同一帶的坐標?刂茰y量對投影的基本要求是角度投影后不發生變形即正投影。以GPS點為附合點進行加密及恢復或補設導線點時應對測距長度進行如下三個方面的歸化投影計算(外業測量時,對全站儀的測距功能根據空盒氣壓計及溫度計現場進行溫度與氣壓的氣象改正)

(1)測距邊長度歸算到測區平均高程上;

(2)測距邊長度歸算到參考橢球面上S=S’(1-Hm/R);

(一般為大地水準面,Hm為導線的平均高程,S’為建筑面上的丈量長度)

(3)測距邊長度投影到高斯平面上

(Ym為球面上的邊長S距中央子午線平均距離.)

實際應用中由于第一項及第三項中△Y (測距邊兩端點近似橫座標的增量)對結果影響甚微,可忽略,第二項中Hm值近似采用導線兩端點高程的平均值, 不再對每一邊分別計算改正數,而是綜合考慮歸化投影計算,從而形成一個邊長改正數系K,實踐證明這樣做是可行的。

式中:H1,H2---坐標起算點、附和點的高程(m)

Y1,Y2---坐標起算點、附和點的橫坐標(m)(除去帶號及西移的500km)

R-------地球半徑6378000m

因此計算邊長=實測邊長×K

導線是以縱、 橫坐標增量的總和∑△X,∑△Y計算閉合差的,進行檢核時只需求出兩次改化后的增量總和即可。

∑△X=∑S’Cosαi

∑△X=∑S’Sinαi

式中: α為導線各邊的方位角

導線平均高程區

大地水準面

采用簡化法平差,利用編寫的計算機程序計算導線點的座標。導線最弱點的點位精度是用控制導線的坐標閉合差來保證的,平差以后(嚴密平差后以資比較)導線最弱點的點位中誤差不應超過5cm。 提高測量精度是減小點位中誤差的重要方法。進行測量之前一定對儀器檢測,包括對測距的檢測,修正儀器的測距加乘數。嚴格按操作規程操作儀器,尤其是要保持旋轉方向一致,不得反旋,最后照準時應均勻旋進,以減小軸系的機械傳動誤差的影響。準確、快速的操作是提高精度的重要手段。

4.恢復定線

坐標放線就是置儀器于導線點或其它已知坐標點上,用極坐標的方法測設中線。

如圖,設儀器置于導線點A,以導線點B為定向點,欲定出中線上C點,只要知道〈A和距離AC即可。在實際工作中,是用事先編好的逐樁坐標計算程序在微機上計算出中樁座標, 工地放樣時, 采用CASIOfx-4500p袖珍計算器(或全站儀)的程序功能可以快捷地算出放樣元素(〈A及距離AC,程序附后)。用極坐標法測設中線時,應把高斯平面上的坐標點再投影到建筑面上來,這是一個相反的過程。下面在不同導線點上分別置鏡(A,B)測中線上同一點C,如上圖。

已知三點坐標如下:

XA=65074.151 XB=65481.555 XC=65276.321

YC=37513.357 YB=38016.585 YC=37967.348

計算放樣元素如下表:


夾角
計算邊長
影歸算后邊長(m)

<A=14°59’20"
AC=496.971
AC=497.013

<B=37°30’59"
BC=211.058
BC=211.076

改正系數K=0.99991572



如果C點不投影歸算到建筑面上來, 理論上以A、B兩點分別置鏡測設同一點C會產生C點不在同一位置上,兩次測設的點相差5.5cm,超出了限值。實踐中也證實了這一點, 這不會令人滿意的。所以應考慮投影歸算后的變形對結果的影響,而角度為正形投影不產生變形,不考慮其對結果的影響。

5.結束語

通過以上分析,綜合改正系數K的運用,既能保證高等級公路平面控制的測量精度,又能保持方便和易于掌握的特點。實際應用中也證實了這種方法的可靠性。

參考文獻:

《工程測量規范》 中國計劃出版社;1993

《測量學》 人民交通出版社;1995

《測量平差基礎》 測繪出版社;1993

新疆烏魯木齊--奎屯高速公路招標文件;1996

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