陀螺全站仪在济南市地下人防工程普查测量中的应用

甄洪斌,王国峰,杨学峰(济南市勘察测绘研究院,山东济南 250013)

陀螺全站仪在济南市地下人防工程普查测量中的应用

甄洪斌∗,王国峰,杨学峰
(济南市勘察测绘研究院,山东济南 250013)

摘 要:导线测量是地下空间控制测量的常用手段,但当地下导线超长过多时,常规导线测量难以达到精度要求。陀螺全站仪的使用是一种有效手段。本文以济南市地下人防工程干道测量为例,介绍在地下超长导线测量中多次加测陀螺方位角的作业流程,给出了加测N个陀螺方位角的考虑因素,并对加测陀螺方位角前后的成果进行了对比分析。结果表明:在导线超长时,通过多次加测陀螺方位角的方法,可以保证导线测量精度满足规范要求。

关键词:地下人防工程;陀螺全站仪;导线测量;导线全长闭合差

1　引 言

随着城市化进程的加快及测绘技术的发展,城市测绘已经由单纯的地上测绘逐渐向地下空间测绘延伸。地下人防工程测绘特别是早期地下人防工程测绘是其中一项重要内容。早期人防工程竣工时间大多数集中在20世纪90年代以前,随着城市化进程的加快,相当一部分人防干道口部被掩埋或者被封堵,造成仅有的出入口之间的距离很大,出现单线上千米甚至数千米的超长距离。地下人防工程普查测量时必须进行控制测量。导线测量是控制测量主要手段,根据地下人防工程普查测量要求,采用导线测量,其方位角闭合差应在±90内(n为测站数),当测图比例尺为1∶500且导线超长时,全长闭合差不应大于0.3 m,相对闭合差不应大于1/1 000[1],当地下附合导线与支导线超长时,往往满足不了规范要求。为此,本文以济南市某条地下人防干道(以下简称人防干道RFGD,仅有两个出入口,长约2.5 km)为例,探讨了使用陀螺全站仪对地下导线加测方位角提高横向精度的方法,给出了作业的技术流程,并对结果进行了分析。结果表明:在导线超长时,通过多次加测陀螺方位角的方法,可以保证导线测量精度满足规范要求。

2　未加测陀螺方位角的地下导线

在人防干道RFGD出入口处,利用JNCORS系统、网络RTK技术[2]各布置一对图根级控制点(A和B,C 和D),作为导线起算点,精度满足要求。利用布设好的控制点,使用徕卡TS02 Power 2″级全站仪[3]进行导线测量,测距、测角满足精度要求。实际共测量导线点63个,导线总长2 529.317 m。导线测量成果为:

方位角闭合差: fβ=∑αi±65·180°-(αAB-αCD)= -263″

坐标闭合差: fX=∑△X-(XC-XB)= -0.9605 m, fY=∑△Y-(YC-YB)= -0.0405 m

导线全长闭合差为: fS=±XX=±0.9614 m

导线全长相对闭合差:K= fS/∑S=1/2631。

与规范[1]进行对比,由fβ= -263″＜±90″=±726″,得出方位角闭合差满足精度要求;由K = 1/2631＜1/1000,得出:导线全长相对闭合差满足精度要求;而由fS=±0.9614 m＞0.3 m,得出:导线全长闭合差不能满足精度要求。

3　加测陀螺方位角的地下导线

3.1作业流程

为了保证地下导线测量满足规范要求,我们在地下导线上面利用陀螺全站仪[4]加测了N个陀螺方位角。加测N个陀螺方位角的考虑因素如下:

(1)人防干道的突出特点,即在进口处、出口处及中间位置会出现极短边,一般情况下,都会考虑在出现极短边后加测陀螺方位角,以提高横向精度;

(2)距离平均化,即将导线大致均分成N段;

(3)加测陀螺方位角的个数既能满足精度要求又能节省工作时间、提高工作效率。

综合考虑上述三个因素,在实际测量人防干道RFGD时,共加测3个陀螺方位角(即导线边JF5JE6、JF30JE31、JF58JE59对应的陀螺方位角)。具体的作业流程如图1所示。

图1　加测陀螺方位角的作业流程图

3.2陀螺方位角和坐标方位角的转换

陀螺全站仪测量的是陀螺方位角,而导线测量需要的是坐标方位角,即需要将陀螺方位角转换成坐标方位角。设在已知边上测定的仪器常数为△,在待定边上测定的陀螺方位角为αT,γ为子午线收敛角,则待定边的坐标方位角α为:

仪器常数通常是在已知坐标方位角α已知的边上测定的,即:

在每次进行待定边陀螺定向测定之前和测量后,都要分别在已知边上安置陀螺全站仪测定陀螺方位角,并按式(2)计算仪器常数[5]。

3.3成果分析

加测3处陀螺方位角,相应的出现4个坐标方位角闭合差,结果如下:

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,坐标闭合差: fX=∑△X-(XC-XB)= -0.2231 m;坐标闭合差: fY=∑△Y-(YC-YB)= -0.0073 m;

导线全长相对闭合差:K= fS/∑S=1/11332。

再与规范[1]进行对比,由:

fβ4=-41″＜±90″6=±220″

得出各方位角闭合差均满足精度要求。由K = 1/11332＜1/1000,得出:导线全长相对闭合差满足精度要求;由fS=±0.223 2 m＜0.3 m,得出:导线全长闭合差也能满足精度要求。即各项指标均能满足精度要求。

需要说明的是,在实际测量时,因为人防干道RFGD超长过多,对其加测1个或者2个陀螺方位角是不能够满足精度要求的;当对其加测4个或者5个陀螺方位角时,其结果能够满足精度要求,而且与加测3个陀螺方位角相比,精度更好,在这里不再列举其结果。

4　结 语

本文论述的地下导线是单一的附合导线形式,通过多次加测陀螺方位角,提高了横向精度,解决了实际问题。理论上,加测陀螺方位角的个数越多则精度越好,但会浪费工作时间,效率不高。相反,若加测的个数不够,可能会满足不了精度要求。在实际工作中,应根据附合导线或支导线的长度及精度等要求综合而定。另外,当布设的地下导线组成复杂的网形时,组成结点网进行平差计算之前,通过多次加测陀螺方位角的方式,也可能会有较好的效果,还有待于进一步的研究探讨。

参考文献

[1] CJJ/ T 8-2011.城市测量规范[S].

[2] CJJ/ T 73-2010.卫星定位城市测量技术规范[S].

[3] 济南经纬测量仪器有限公司.Leica FlexLine TS02/ TS06/ TS09用户手册1.0版中文[Z].2010.

[4] 上海契科精密仪器有限公司.索佳SoKKia GPX系列全站式陀螺仪使用说明书[Z].2010.

[5] 国家测绘局人事司.工程测量[M].哈尔滨:哈尔滨地图出版社,2007.

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[7] 石锦昌.在大型贯通测量中采用陀螺定向的几点做法[J].矿山测量,1982(1).

[8] 潘国荣,王穗辉.地下导线加测陀螺边最优位置确定及精度分析[J].同济大学学报·自然科学版,2004(5).

[9] 秦臻,高井祥,羌云娟.GAT陀螺全站仪在井下控制测量中的应用[J].测绘信息与工程,2010(6).

[10] 桑光灿.陀螺经纬仪定向作业中的有关问题[J].矿山测量,1988(4).

[11] 张恒璟,周利利.矿井加测陀螺边及其最佳位置的探讨[A].2009全国测绘科技信息交流会暨首届测绘博客征文颁奖论文集[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

文章编号:1672-8262(2015)01-140-03中图分类号:P258

文献标识码:B

收稿日期:∗2014—07—15

作者简介:甄洪斌(1983—),男,助理工程师,主要从事3S技术、工程测量工作。