无定向导线网

无定向导线网（精选四篇）

无定向导线网 篇1

葛洲坝集团第一工程公司所承建的土谷塘航电枢纽工程位于湘江干流中游的衡南县云集镇附近,左岸至下游衡南新县城4.0 km,右岸距107国道6.5 km,坝址下游4.0 km处的衡南大桥可沟通两岸交通。土谷塘航电枢纽工程坝址控制流域面积为4×104 km2,正常蓄水位58.0 m,总库容1.97×108 m3,船闸为千吨级,电站装机容量90 MW。工程以航运为主,兼顾发电、灌溉、交通、旅游、养殖和城镇开发等方面,属于航电枢纽工程。枢纽工程主要包括船闸、泄水闸、电站厂房、鱼道、护岸和副坝等,枢纽从右至左依次为船闸、预留二线船闸、副坝、17孔净宽20 m的低堰泄水闸、1孔净宽5.0 m泄洪排污闸、电站厂房、鱼道。

2 采用无定向导线网的原因

建设单位所提供的控制网点是2011-01建立施测的,至今已有3年多。平面系统为54北京坐标系,高程系统为85国家基准。提供的控制点C级GPS点共有10个,即C01～C10.

但由于时间较长,现场地貌、地物都有很大变化,树木长高使大部分点都不通视,有的甚至损坏,特别在工程范围内的控制点几乎互不通视,彼此成为孤点。

目前,我公司现场配置仪器只有全站仪和水准仪。如果要保证控制点之间互相通视,就必须清楚障碍,即砍去遮挡的灌木和树,推平堆积物。然而,除去障碍就需要赔偿一笔费用,消耗一定的人力、物力,同时耗费大量时间。单单采用无定向导线,控制网精度满足不了施工精度要求,且控制范围有限。因此,设想布设无定向导线网,根据工程范围和已知点分布情况,选择C01,C04,C05,C07,C08五个点作为新建控制网起算点,布置由已知五个点和新建Y1,Y2,WS,WX,ZS,ZX六个点组成数条无定向导线而组成的导线网,具体控制网如图1所示。其中Y1,Y2位于右岸;WS,WX位于纵向刚性围堰上,但现场不能通视;ZS,ZX位于左岸堤;WS,WX,ZS为强制归心标墩,其余为砼地标。

3 方案实施

3.1 埋标

根据最终设计好的控制网,进行现场埋设、埋标,标点选择在地基稳定、不易被破坏的地方。挖好并检查基坑的稳定性,埋好标墩,做好周围排水、边坡保护等工作。

3.2 观测

埋设好标墩标点,等砼凝固稳定后进行观测。使用的仪器为徕卡TS06ultra-02,出厂编号为1352337.根据工程规模、仪器精度和施工精度要求,确定观测的各项技术指标。采用全站仪三角高程测量,参加测量技术人员要熟悉测量规范的各项技术限差要求,选择有利时间段观测,认真检查观测数据,保证观测数据的准确性。

3.3 数据处理

对外业观测数据进行概算,检查数据各项技术指标是否符合要求,才可以将数据输入电脑,运用南方平差易平差软件进行平差处理。

3.4 误差分析

成果数据的误差主要来源于起算数据误差和观测数据误差。根据已知几何条件,闭合差超限,判断误差来源。在观测过程中,严格按照已确定的各项限差要求进行,也就是说,观测数据的误差控制在允许范围内,可以不考虑。具体分为以下几种情况:①如果仅是单条无定向导线,不易断定起算点,可以采用无定向导线网方法,从同一个已知点出发经过不同路线到不同已知点。②如果都不超限,说明起算点都可以用;如果相反,则极有可能出发点有问题。③如果有的超限,有的没有超限,则说明到达的已知点对应的有的有问题,有的没有问题。也就是说,无定向导线网较容易找出存在粗差的已知点。

3.5 控制成果

控制成果如表1所示。

4 方案实施效果

从数据处理和各项精度评估可以看出控制网中最大误差情况。观测角最大闭合差为6.4",高差最大闭合差为9.4 mm。最大点位误差为0.006 7 m,最大点间误差为0.009 m,最大边长比例误差为44 477,平面网验后单位权中误差为2.04 s,每千米高差中误差为11.03 mm。各项指标都符合要求,满足工程施工精度需求。

5 结束语

由此可见,采用无定向导线网是可行、高效的,并且很好解决了实际测量中的问题。

参考文献

[1]武汉测绘学院控制测量教员组,同济大学大地测量教研室.控制测量学[M].北京:测绘出版社,1987.

[2]中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T5173—2003水电水利工程施工测量规范[S].北京:中国电力出版社,2008.

深度探讨无定向导线测量技术 篇2

1 地籍平面控制测量的特点

地籍测量中, 为了防止误差的积累, 提高测量的精度, 也必须根据“由整体到局部, 由高级到低级, 先控制后碎部”的原则进行。地籍平面控制测量服务于地籍调查和地籍图的测绘, 一般地籍图的比例尺为1∶500、1∶1000或1∶2000, 并且图上各要素的相对平面位置精度一般要高于同比例尺的地形图。为了顺利进行界址点测量和地籍图测绘, 保证相邻界址点间的距离中误差满足规范要求, 必须有相当密度的图根点作为控制, 因此地籍平面控制网也要相应增加密度。

在城镇中建筑物比较密集, 道路上车辆人流多, 通视条件较差, 有时传统控制测量方法 (如三角测量) 难以实现, 因此现在多采用导线测量或GPS技术建立平面控制网。

2 当前城市GPS测量应用中存在的问题

虽然卫星定位具有速度快、精度高、成本低、不受天气影响等众多优点, 使其得以广泛应用, 但也存在一些弱点带来实用上的不便, 如差分GPS相对定位测量要求在2个测站上最少同步观测4颗卫星, 才能进行基线解算;观测到的有效卫星数越多, 卫星的空间分布越好, 解算的精度相对就越高;接收机观测到的卫星数很大程度决定于测站对空视场角的大小。城市地籍测量中, 由于各种建、构筑物数量多、分布复杂, 对GPS卫星信号的遮挡非常严重, 使这种测量方式和外界观测环境之间的矛盾更加突出。以前主要是在建筑物的顶面布设部分GPS观测点, 来解决这一矛盾。但是, 随着城市现代化进程的加快, 绿化的树木, 楼顶上越来越多的霓虹灯、广告牌, 各种用途的无线信号天线, 都成为GPS接收机成功锁定有效卫星信号的主要障碍。另外, 为保证给常规测量提供已知方向, 在各种测量规范中, 均要求GPS控制网布设成可通视的点对, 即要有1个GPS主点位, 还要有1个辅助点, 这些要求进一步增加了选点难度, 尤其在拥挤、繁华的城区, 给城市GPS测量的广泛应用提出了新的问题。城市建设速度的加快, 使各种测量数据的更新周期越来越短, 同时对地籍控制网点位的破坏也更严重, 进一步增加了地籍测绘的工作量。将现代GPS测量技术和经典的常规测量有机结合起来, 充分发挥各自的优势, 可以缩短测量周期、提高工作效率, 适应经济建设快速发展的需求。

3 应用无定向导线联测孤立GPS控制点方法

在测区内适宜位置布设GPS控制点, 特别是孤立的控制点, 可以增加点位的密度。对控制点密度较低的地区, 在没有定向点对的各孤立GPS点之间, 可以用无定向导线完成控制点的进一步加密工作, 以保证各等级控制点分布均匀、合理, 且密度适宜, 提高后期碎部测量工作的效率。

如图1中所示, A (x A, yA) 和B (x B, yB) 为GPS控制点, A、B两点相距较远, 并不通视, 且2点又没有各自的后视点;1~4点为需进一步加密的待定控制点, 由于楼群、树木等障碍物的影响, 无法用GPS技术测定其坐标。这里介绍用无定向导线完成1~4点的测量加密工作。

先测量各导线边的边长和转折角, 内业计算由于没有已知方位, 这里假设A1边的假定坐标方位角为α'A1, 按计算支导线的方法, 根据A点的坐标和外业测得的角度、边长, 依次推求出1~4点直至B点的坐标 (x'B, y'B) 。显然, 由于观测误差及α'A1假设误差的共同影响, 使x'B (9) xB, y'B (9) yB。为检验外业观测数据的可靠性, 可以先计算比例系数K:

式中:d'AB为A、B2点间的测量计算距离;

若K (9) 1且相差较大, 说明观测角值或边长中有粗差存在, 需进行检查或重新观测。

若K=1或K≈1, 说明观测数据中没有错误, 此时B点计算坐标与已知坐标不符的主要原因是α'A1的近似误差造成的, 假设其误差为δ, 相当于使整条导线以A点为中心旋转了1个角度δ。

按αA1=α'A1+δ改正, 得到A1导线边的实际坐标方位角, 用αA1重新计算各导线点的坐标, 直到B点 (x"B, y"B) 。由于角度和边长的观测值中不可避免地存在误差, 因此x"B=xB, y"B=yB。

f称为导线全长闭合差, f/∑d应满足相应等级的导线全长相对容许闭合差的精度要求 (∑d为无定向导线边全长) 。在满足《地籍测绘规范》要求精度的前提下, 再对1~4导线点坐标进行相应的平差处理, 就可得到各点的最可靠坐标值。这里介绍1种简便的近似平差方法, 以减弱边长和角度测量误差对结果的影响。

4 结论和建议

无定向导线的使用, 可以进一步增加GPS测量在实际工作中的应用比重, 提高工作效率, 但其最大的缺点是可靠性差, 这也是不被经常采用的主要原因。本文中将无定向导线构成闭合环, 既符合实际工作的需要, 又增加了检核条件, 提高抗粗差的能力, 很好地解决了可靠性问题。比例系数K可以在一定程度上反映常规测量与GPS测量2种方法的精度对比情况。总之, 加强对各观测量的检查, 如适当增加测回数、认真复核各测站点编号与其相应位置是否对应、用全站仪内存自动记录观测数据等措施, 注重计算检核, 就可以避免内、外业中各种错误的产生, 保证观测值、计算值的正确性, 使无定向导线环能够达到甚至超过普通常规导线的精度。无定向导线与GPS测量的综合应用, 必将增强城市地籍测量的灵活性、准确性、快捷性, 更好地适应城市建设快速发展的需要。

参考文献

[1]宗正堂.加测辅助方向的地籍控制网无定向导线[J].勘察科学技术, 1997 (3) .

无定向导线网 篇3

无定向导线是一种无方向检核的导线, 即一条已知边与一个已知点闭合, 但导线的端部有时仅有一个已知点, 无定向点, 此时常规的计算方法不能推算出坐标。无定向导线测量法具有布网灵活、受地形条件影响小、施测方便、造价合理、测量精度高等特点。多数实际工程施工往往穿越地形条件异常复杂的地区, 若此类工程施工测设引入无定向导线测量法, 其必定收获更大的成功。本文主要谈论高速公路测量领域无定向导线的应用, 同时引入具体工程实例进行进一步分析。某高速公路1标段设有XPN21/XPN22两个GPS控制点, 其中控制点XPN21 (3 845 116.785 m, 38 390 198.162 m) 与XPN22 (3 845 281.870 m, 38 391 639.993 m) 的方位角为83°28'05.7″, 此外该两个控制点不通视。考虑到该两个控制点的密度较工程测设的要求低, 工程测量人员决定把一条无定向附合导线布设到两个控制点之间 (见图1) 。已知先验测角的误差与先验测边的误差分别为2.5″, 5 mm+5 ppms, 此时需对导线点的平差坐标值进行求解。

2 平差条件方程的确立

无定向导线常见的布设形式见图2。

针对无定向导线, 观测值的总数n=2N-3, 必要观测数t=2N-4 (N为已知与待求起算点的总点数) , 因此多余观测数是1。由此可见, 该高速公路无定向导线的已知起算点为:XPN21 (3 845 116.785 m, 38 390 198.162 m) 与XPN22 (3 845 281.870 m, 38 391 639.993 m) ;无定向导线固定边XPN21~XPN22的边长与坐标方位角分别为SXPN21~XPN22, αXPN21~XPN22。

2.1 坐标方位角的条件方程

由图2可知, 已知起始边1点~2点的坐标方位角T1=αA+δ1, 终边 (n-1) ~B点的坐标方位角Tn-1=αn-1+δ2;所有观测角及其改正数与最值分别为βi', Vβi, βi, 那么, βi=βi'+Vβi (i=1, 2, 3, …, n-2) , 因此方位角条件满足函数式:

TA+∑ (±βi) ± (n-2) ·180°-TB=0 (前±与后±的取法:左折角与右折角交叉取) 。结合上述两个方程式求得线性化后的坐标方位角条件函数式:∑ (±Vβi) +δ1-δ2+WT=0。其中, WT=αa+∑ (±βi') ± (n-2) ·180°-αK-1。

2.2 纵横坐标条件方程

2.3 角度、方向、边长观测值权的确定

令角度观测属等精度观测, 角度观测权取1。经验测可得角中误差为mβ, 因此所有观测值的权倒数与权如表1所示。

2.4 精度评定

附有未知数的条件平差基础函数式:

针对上述函数式, 单位权内误差的计算函数式:

3 高速公路测量领域无定向导线的具体应用

结合上述研究内容及该高速公路无定向导线测量的具体情况, 若起始边的坐标方位角αA'为100°00'00″, 此时结合观测角度便可求得所有导线边的近似方位角, 同时结合观测边长便可求得近似坐标, 最终结合终点近似坐标便可求得αAB'=98°52'03.29″, 因此αA=αA'+αAB-αAB'=84°36'02.41″。此时, 控制点的方位角及近似坐标便可一一计算出来, 同时结合线性化后的坐标方位角条件函数式及纵横向坐标条件函数式, 平差值亦可计算出来。

结合平差值可知, 该高速公路无定向导线测量的精度可达到一级导线的精度要求, 同时也表明, 无定向导线测量法具有计算简便等优点, 即利用由CASIO4800计算器编写的计算程序便可计算出平差值, 同时以现场解算的方式对计算情况进行检查, 以便及时找出问题并予以有效解决。此外, 也可利用由EXCEL编写的程序来完成平差值的计算。

4 结语

摘要：结合工程实例, 介绍了无定向附合导线的布设方法及常用的布设形式, 并依据所确定的平差条件方程, 阐述了高速公路无定向导线的测量方法, 以更好地解决地表环境复杂地区的测量难题。

关键词：无定向导线,测量,坐标

参考文献

无定向导线网 篇4

随着国家推动地下综合管廊建设, 地下综合管廊的测量也发生了日新月异的变化。城市地下综合走廊, 是实施统一规划、设计、施工和维护, 建于城市地下用于铺设市政公用管线的市政公用设施。也就是在城市地下建造一个隧道空间, 将电力、通讯, 燃气、供热、给排水等多种市政工程管线置于其中, 并设有专门的检修口、吊装口和监控系统, 实施统一规划、统一设计、统一建设和管理, 是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”[1]。

城市地下综合管廊与传统的地下直埋管线对比, 具有检修井间距较远, 内部有一定坡度、长距离、隧道空间小、曲线段多、曲线转弯半径小等特点。这就造成了不能采用传统的“调查”+“测量”的方法管线成图, 需要进入到综合管廊的内部进行测量。而进入到地下测量, 就涉及到如何将地面坐标系统传递到地下。坐标传递方法主要有一井定向、两井定向和陀螺仪定向法[2], 一井定向虽作为一种传统的竖井联系测量方法 (主要用于山岭隧道、矿山、地铁类工程) , 但存在设备笨重、作业较为复杂、时间长、劳动强度大、易受外界环境的影响等缺点。陀螺仪定向法主用采用陀螺仪的可定向真北方向特点来定向, 主要用于贯通工程的建设, 但陀螺仪价格昂贵, 对于地下管廊的测量而言, 性价比不高。因此, 针对地下综合管廊地下埋深一般在5~10m左右, 且地面有检修井, 宜采用两井定向方法。

2 基本原理

两井定向的外业分为:投点、地面和地下连接测量。投点与地面连接测量可同时进行, 利用网络GPS RTK技术取得该点平面坐标及高程, 采用激光铅垂仪进行投点, 高程采用钢尺量距的方法。地下连接测量由于无起始方位角, 也称为无定向导线。

如图1所示, 传统的无定向导线两端均未能连测已知方位角, 仅能观测各导线边的水平距离和各转折角。计算时是根据起点、终点的已知坐标, 间接计算起始方位角。具体计算方法和步骤如下:

(1) 先任意假定第一条导线边A1方位角值, 根据导线各转折角推算各导线边的假定方位角;

(2) 根据导线观测边长和方位角计算各边的假定坐标增量, 并取其总和, 再通过坐标反算可得假闭合边长度s′AB和假方位角a′AB。

(3) 根据A、B两点的坐标, 通过坐标反算可得真闭合边长度sAB和真方位角aAB, 由此可计算 (真、假) 方位角差△a (△a=aAB-a′AB) 和 (真、假) 闭合边长度比, R的值应该接近于1 (理论上R值应等于1) , 无定向导线的精度指标可以用导线全长相对闭合差T表示:

(4) 若T在允许范围内, 可根据方位角差△a将导线各边的假定方位角改算为真方位角, 长度改正后的导线边长可根据闭合边的长度比R来计算;

(5) 根据改正后的边长和方位角来计算各边的坐标增量, 然后, 由A点的坐标可得出各未知点的坐标。最后可用推算出的B点坐标与B点的已知坐标比较作为计算校核。

3 实例分析

以长沙湘江新区雪松路地下管廊工程为例, 经现场踏勘, 整个地下管廊长约700m, 有3个检查井, 三个检查井之间互不通视。如果按常规方法进行测量, 会出现传递方法繁琐, 效率低下, 作业时间长, 劳动强度大, 且占用巷道时间长等缺点。由于此项工程工期较紧, 选择采用无定向导线测量方法进行导线测量 (采用无定向导线方法操作简单, 速度快, 既能保证精度有确保了效率) 。

在检修井A架设三角架, 采用激光铅垂仪向下投点TK1, 再架设GPS仪器测得TK1平面位置及高程, 高程通过钢尺量距传递到地下, 同理在检修井B、C中, 测得控制点TK2、TK3的坐标和高程, 完成投点及地面坐标传递。

在支点架设全站仪, 联测控制点TK1, 并向前布设图根控制点, 采集地下管廊的断面点, 及相关特征点, 利用全站仪内存记录各极坐标点的原始数据 (边长、角度、高差和垂直角等) , 最后联测到控制点TK2、TK3, 形成2条无定向导线。

内业处理运用南方平差易PA2005, 经过平差后计算出各图根导线点坐标与高程, 再通过我单位内业处理软件计算出各极坐标点, 经过展点绘图, 形成地下综合管廊平面图、断面图等数据成果。

无定向导线与附合导线主要缺点在于没有角度检核条件, 主要误差也来源于角度, 所以在观测过程中, 需观测左角、右角和提高测角精度, 并尽可能增加检核条件, 例如本项目通过增加已知点数量, 排除粗差的存在, 提高了无定向导线的可靠性。

4 总结与展望

利用无定向导线测量地下管廊是一种可行有效的方法, 特别对地下管廊曲线段或者转角处的测量, 有很大的帮助。但仍需注意的是, 因为没有起算边的已知方位角, 无法进行角度检核, 缺乏多余观测, 若有粗差存在, 导线计算结果的精度和可靠性将无法保证。

在能够确保起算点的准确, 尽量布设无定向导线网, 或者在单条导线中增加多余检核条件, 提高它的可靠性。那么在地下管廊的测量中, 将大大的提高工作效率, 减轻劳动强度, 提高劳动生产率, 进而推动城市的地下空间建设快速发展。

参考文献

[1]薛伟辰, 胡翔, 王恒栋.综合管沟的应用与研究进展[J].特种结构, 2007 (1) :96~99.