摘 要：精密導(dǎo)線測(cè)量是城市軌道交通輕軌建設(shè)中施工平面控制網(wǎng)布設(shè)的主要技術(shù)。為滿足規(guī)范及施工方對(duì)精密導(dǎo)線的精度要求，通過(guò)一種內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)歸化改正的處理方法，提高了精密導(dǎo)線測(cè)量成果的精度，得出在投影變形較大及高差較大地區(qū)進(jìn)行精密導(dǎo)線測(cè)量必須進(jìn)行測(cè)距邊長(zhǎng)改化的結(jié)論。
關(guān)鍵詞：平均高程面改正 高斯投影面改正 最弱邊邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差 測(cè)角中誤差
中圖分類號(hào)：P221 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（c）-0048-02
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，城市中人口密度越來(lái)越大，機(jī)動(dòng)車激增導(dǎo)致地面交通擁堵，為了緩解越來(lái)越擁擠的狀況，國(guó)家加大了對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，作為緩解地面交通壓力、提高公共交通水平最有效方式的城市軌道交通建設(shè)迎來(lái)了快速發(fā)展的黃金時(shí)期。十二五期間國(guó)務(wù)院已經(jīng)正式批準(zhǔn)的是28個(gè)城市，規(guī)劃2020年中國(guó)建成運(yùn)營(yíng)的線路將達(dá)177條，總里程達(dá)6100 km，中國(guó)正在加速走進(jìn)“地鐵時(shí)代”。
在專業(yè)領(lǐng)域，城市軌道交通根據(jù)運(yùn)量的不同分為地鐵、輕軌，但日常習(xí)慣上我們還是將修建于地上或高架橋上的城市軌道交通系統(tǒng)通常被稱為“輕軌”。根據(jù)國(guó)家規(guī)范及施工的實(shí)際情況，精密導(dǎo)線測(cè)量是城市軌道交通輕軌建設(shè)施工控制依據(jù)的主要布設(shè)手段，其成果質(zhì)量的好壞直接影響工程建設(shè)，因此測(cè)繪工作者責(zé)任重大，必須盡可能的優(yōu)化作業(yè)方案，提高導(dǎo)線測(cè)量的成果精度。
輕軌建設(shè)中精密導(dǎo)線測(cè)量的成功經(jīng)驗(yàn)機(jī)規(guī)范中的響應(yīng)精度指標(biāo)多來(lái)自北京，上海，廣州等地區(qū)的成功經(jīng)驗(yàn)，上述地區(qū)均為城市獨(dú)立坐標(biāo)系，相對(duì)面積較小，高差不大，投影變形較小，因此，測(cè)距邊長(zhǎng)改化的效果在精密導(dǎo)線控制測(cè)量中對(duì)成果精度的影響和作用不是很顯著，所以往往很容易被測(cè)繪工作者忽視。但目前軌道交通建設(shè)進(jìn)入黃金發(fā)展時(shí)期，由于很多城市仍然采用北京54坐標(biāo)系或是西安80坐標(biāo)系，隨著遠(yuǎn)離中央子午線和測(cè)線兩端高差的變化，測(cè)距邊長(zhǎng)改化的重要性日益突出，不經(jīng)過(guò)改化，將無(wú)法滿足精密導(dǎo)線的施工測(cè)量要求。
1 測(cè)距邊長(zhǎng)改化的數(shù)學(xué)模型
1.1 測(cè)距邊歸化到平均高程面數(shù)學(xué)改正模型
1.2 測(cè)距邊歸化到高斯投影面上的數(shù)學(xué)改正模型
2 實(shí)測(cè)數(shù)例
下面以某軌道交通高架段精密導(dǎo)線控制網(wǎng)測(cè)量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，通過(guò)高程及投影改化與否的前后對(duì)比，說(shuō)明改化工作在精密導(dǎo)線工程測(cè)量中的重要作用。
2.1 項(xiàng)目概況
項(xiàng)目在城市投影帶邊緣、投影變形較大，線路長(zhǎng)4km，布設(shè)一條由10個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)組成的精密附和導(dǎo)線。線路基本呈東西走向。外業(yè)采用leica TCA2003（0.5”，1 mm+1 ppm）全站儀進(jìn)行測(cè)量，觀測(cè)邊長(zhǎng)進(jìn)行儀器加乘常數(shù)、氣象（包括氣壓、干濕溫）和傾斜改正，測(cè)角采用測(cè)量左右角模式。
2.2 精密導(dǎo)線外業(yè)觀測(cè)質(zhì)量狀況
外業(yè)觀測(cè)根據(jù)《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》要求進(jìn)行，數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果均符合軌道交通測(cè)量規(guī)范要求，結(jié)果如下：
�。�1）測(cè)距一測(cè)回3次讀數(shù)的較差小于3 mm，測(cè)回間平均值的較差小于3 mm，往返平均值的較差小于5 mm。（2）采用左右角測(cè)量模式，左右角平均值之和與360°的較差均小于4″。（3）水平角觀測(cè)的各項(xiàng)限差：該導(dǎo)線觀測(cè)的所有角度同一方向各測(cè)回較差均小于規(guī)范規(guī)定的限差4″，其中8個(gè)角同一方向各測(cè)回較差小于2″；一測(cè)回內(nèi)2C 互差全部小于8″，絕大多數(shù)在1～2″之間，測(cè)角數(shù)據(jù)采集質(zhì)量較好。（4）該條附和導(dǎo)線的角度閉合差為-0.5″，遠(yuǎn)小于限差2×2.5×=15.8″。
2.3 精密導(dǎo)線平差結(jié)果（不進(jìn)行測(cè)距邊長(zhǎng)改化）
根據(jù)上述外業(yè)觀測(cè)成果，采用南方平差易PA2002平差軟件進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)比《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》中相應(yīng)精度指標(biāo)要求，結(jié)果如下：
（1）最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為32.0 mm；（2）平均點(diǎn)位中誤差為24.7 mm；（3）相鄰點(diǎn)的相對(duì)點(diǎn)位中誤差最大值為19.3 mm，精度低于規(guī)范限差8 mm的規(guī)定；（4）最弱邊邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差1/3.1 萬(wàn)，精度低于規(guī)范限差1/6萬(wàn)的規(guī)定；（5）測(cè)角中誤差為3.61″，精度低于規(guī)范限差2.5”的規(guī)定；（6）導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差1/62477，精度滿足規(guī)范限差1/35000的規(guī)定。
2.4 精密導(dǎo)線平差結(jié)果（經(jīng)過(guò)測(cè)距邊長(zhǎng)改化）
良好的外業(yè)觀測(cè)成果，角度閉合差非常小，測(cè)距采用1 mm+1 ppm的高精度測(cè)距儀，且經(jīng)過(guò)溫度、氣壓、加常數(shù)及乘常數(shù)改正，平差計(jì)算后主要精度指標(biāo)卻達(dá)不到規(guī)范要求，點(diǎn)位誤差很大，鑒于此，我們對(duì)測(cè)距邊長(zhǎng)進(jìn)行投影和高程改化后再計(jì)算。
2.4.1 全站儀測(cè)距邊長(zhǎng)改化成果（見表1）
2.4.2 經(jīng)過(guò)測(cè)距邊長(zhǎng)改化后的平差結(jié)果
對(duì)測(cè)距邊長(zhǎng)進(jìn)行改化后，仍采用南方平差易PA2002平差軟件進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)比《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》中相應(yīng)精度指標(biāo)要求，同時(shí)對(duì)比不采用改化測(cè)距邊長(zhǎng)平差計(jì)算的精度指標(biāo)，結(jié)果如下：
�。�1）最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差由32.0 mm提高到8.5 mm，精度提高近4倍；（2）平均點(diǎn)位中誤差由24.7 mm提高到3.2 mm，精度提高近4倍；（3）相鄰點(diǎn)的相對(duì)點(diǎn)位中誤差最大值由19.3 mm提高到5.1 mm，精度提高近4倍，優(yōu)于規(guī)范限差8 mm的規(guī)定；（4）最弱邊邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差由1/3.1萬(wàn)提高到1/11.6萬(wàn)，精度提高近4倍，遠(yuǎn)高于規(guī)范限差1/6萬(wàn)的規(guī)定；（5）測(cè)角中誤差由3.61″提高到0.96″；精度提高近4倍，優(yōu)于規(guī)范要求的2.5″； （6）導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差由1/62477提高到1/236195，精度提高近4倍，優(yōu)于規(guī)范限差1/35000的規(guī)定。
2.5 結(jié)論
通過(guò)改化工作后對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)重新平差計(jì)算，導(dǎo)線測(cè)量平差成果的精度有了質(zhì)的提高，精度指標(biāo)提高了近4倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于規(guī)范的限差要求，由此證明了改化工作的必要性和重要性，可避免盲目的外業(yè)返工，節(jié)約了人力物力，提高的工作的效率，也保證了測(cè)量工作的實(shí)施進(jìn)度。
3 結(jié)語(yǔ)
隨著軌道交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，輕軌的項(xiàng)目會(huì)也來(lái)越多，精密導(dǎo)線測(cè)量成為軌道交通測(cè)量工程師的常態(tài)工作，精密導(dǎo)線成果的質(zhì)量，直接影響工程測(cè)量工作的效率和效能，影響工程的進(jìn)度和質(zhì)量，因此希望該工程的經(jīng)驗(yàn)?zāi)芤鹜袑?duì)精密測(cè)距導(dǎo)線改化工作的重視，給同行布設(shè)軌道交通輕軌精密施工導(dǎo)線工作帶來(lái)一些有益的啟迪。
參考文獻(xiàn)
[1] GB 50308-2008.城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范[S].
[2] 武漢測(cè)繪學(xué)院控制測(cè)量教研室、同濟(jì)大學(xué)大地測(cè)量教研室合編.控制測(cè)量學(xué)[M].北京：測(cè)繪出版社；1986：381-387.
