[科普中国]-精密导线测量

地铁地面精密导线测量

地铁平面控制网分两级布设，首级为GPS控制网，二级为精密导线控制网。GPS控制网构成涵盖地铁线路走向的骨架控制网，精密导线网起闭于地铁沿线的GPS控制边，结合线路设计站位、竖井位置和现场实际情况沿线布设成直伸形状，形成挂在GPS点上的附合导线、多边形闭合导线或结点网。

地铁工程建设期长、施工精度高、标段多、开工时间不一，网线交叉。精密导线点是土建承包商进场后施工的基础资料，直接用于控制标段施工，尤其对控制开挖作业面间的正确贯通具有指导意义。精密导线点位须长期稳定、连续、便于使用。高质量的精密导线控制网不但能满足规范要求，更能很好地服务于施工需要1。

对于地铁地面测量目前使用最广泛的技术就是精密轨道测量法。由于精密导轨测量法最为重要的因素就是精密导线的选点和观测。通过选点逐步建设成导线网络，通过观测选点，进行实际分析。可见这两项工作是地铁地面精密导线测量的重点也是难点。在实际测量过程中只有时刻谨记这两条黄金定律，那么对十地铁设计工作自然可以顺利展开

借助GPS测绘技术在对地面进行精密导线测量的过程中自然离不开全球定位系统也就是GPS的作用。由于有了GPS定位，可以精确的看到地面上每一个点的经度和纬度，这样就可以在实际坐标轴中准确的定位到选择的点。而且，还可以观察周边的地质地貌情况。这样就可以更加精准的判断地面清况，为建设轨道好选择车站提供良好的数据基础。但是对于GPS控制网获取的数据，要优先鉴订保密协议，这也是工程施工过程中最不可或缺的一部分。这样可以充分的保证测绘数据的真实性。加上采用的是全球定位系统，测绘的结果也会更加精准，这也为地铁后续施工采取何种措施提供了宝贵的数据资源。

建立精密导线网络近年来随着精密导线测量技术的不断完善，测量设备的不断更新，测量数据的准确度不断提高。对于测量导线也逐渐建立成导线网。通过测量导线最终形成复合导线网、多边形闭合导线网和节点网，最终连接成精密导线网络。就可以通过更加广阔的领域进行地铁线路的分析工作。进而可以在多个选点中选择出最优的导线。有了更多的选点作为备选方案的选择，就会很大程度上增强导线测量结果的精度。在这个过程中还可以结合最优路径选择法，观测出最适合的网络图谱。

新旧线路交又结合处理对于新建的地铁线路，在设计过程中还要考虑已经存在的地铁线路。由于已经存在的地铁线路已经选好了点，那么新建的线路就要选择合适的点与其连接，这也就是将来地铁建设施工过程中会用到的换乘车站。一般对于交叉点的选择，要优先选取地理位置较为平坦的点。而且周围没有过多的障碍干扰，可以具备充足的施工空间，否则，施工阶段将无法进驻大型机械进行施工。如果新设计的地铁线路与已经存在的地铁线路有某此选点十分靠近，在实际处理过程中就可以增加导线长度，避免不必要的施工造成资源浪费2。

精密导线网的特点（1）统筹规划，整网布设，同期观测

精密导线网最好在地铁开工建设前一段时间内集中进行整网布设和测量，布设在地面或松软地质地段的点位要考虑点位稳定需要间隔时间，计划选择合适气候时间段进行全网观测。精密导线点位坐标取值是唯一的。

（2）重点难点是选点、埋桩

精密导线精度直接影响贯通精度，精密导线工作实施可分为方案设计、外业桩位选埋及观测、内业资料整理三个阶段。选埋桩点及观测质量好坏影响精密导线精度，其中工作难点是桩位选埋。对于实施单位来说，要求作业人员经验丰富，能够灵活掌握运用相关规范，具备很好的协调沟通能力，为以后长期使用打好基础。

（3）点位长期使用，作好维护是关键

在地铁建设前期，精密导线点做为定测、地面施工放样、地面加密导线测量等工作依据;在地铁施工期至竣工验收阶段，作为联系测量起算基础，特别是在施工期间，施工导线点不利保存，毁坏或不可用时，还需要从精密导线上重新进行引测，点位使用贯穿于整个地铁建设期1。

精密导线网布设精密导线布设对精密导线测量质量的影响可以从精密导线费用构成和精密导线布设占用测量时间上反映出来。精密导线布设占精密导线测量总费用的35%，布设占用的测量时间也有40%。因此,应严把精密导线布设这一环节。在进行精密导线布设前，应做好以下几个方面工作来控制精密导线布设质量。

（1）首先应收集地铁线路沿线GPS点的点位中误差、GPS点相对点位中误差以及GPS点在方便使用、利于精密导线测量等方面的情况。选出质量好方便使用的地铁沿线GPS点。

（2）将选出的GPS点标注于有地铁站位、区间施工井位的线路设计图上(1∶ 5000比较合适)，结合1∶ 500线路平面图，在1∶ 5000图上选出合适的精密导线点位，选出的精密导线要能控制住地铁线路、站位、可能的施工开挖面井位，同时又要避开可能施工范围的影响。

（3）图上选点完成后，一方面向参与人员进行技术交底，另一方面组织进行现场踏勘，熟悉现场情况，最后进行现场选点。选点的重要性一定要给参与人员讲清楚。

总之，只有经过图上选点和现场选点的多次反复，才能选出既能控制地铁线路、站位和可能的施工井位，又能使点与点之间满足有关规范对测角量距的要求，呈直伸型的附合导线或多个结点的导线网且又方便使用与保护的精密导线点位。选出的精密导线点间及精密导线点与GPS点间的最短边长不宜短于100m，平均边长应视区间施工方法及区间长度而有所不同，暗挖平均边长600～ 800m左右，明挖及高架与地面线300～ 350m，点间垂直角最大不超过30°。选点布网后，根据点位在1∶ 500线路平面图上坐标，绘制精密导线布网图3。

精密导线网布设形式（1）单导线形式

如图1所示，精密导线点起闭于GPS边形成附合导线，该网形点位少，多余观测少，形式简单，作业时间短，实施较方便。但在城市建设发展较快的情况下，因个别点位破坏或不可用时易造成导线间断，给施工带来很大不便。

（2）哑铃形导线形式

如图2所示，结合设计车站或竖井位置(此处是施工期间联系测量位置)，在其附近布设小三角网或四边形，中间用单导线形式连接。该形式充分考虑了施工需要，把精密导线的特点及作用充分显示出来，个别点位破坏或遮挡不影响施工需要，缺点是常因站位处现场条件限制网形不易布设。

（3）双导线形式

如图3所示是单导线网形的加强，目的在于尽量消除由于城市建设的飞速发展，新建高楼和楼顶安装广告牌等因素影响点间通视，为施工标段提供更好的基础保障。

（4）附合导线和多边形闭合导线或结点网相结合形式

该依据沿线首级网点位分布情况，结合现场实际情况合理运用以上三种导线形式，增加多余观测条件，体现精密导线特点，是活用规范和现场实际情况相结合的典范，精密导线网应布设成此综合形式1。

精密导线边角测量精密导线测量前，应根据贯通误差的要求，结合使用的仪器进行测量设计，确定水平角的测回数和测边精度。在测量过程中除按有关规范的要求进行边角测量外，还应注意以下事项，以确保边角测量质量。

（1）根据布网图，结合点间通视情况、点间距离、测量环境(是否有散热体与散热池、烟囱、视线离地面水面房顶的高度、建筑物的距离等)、点间垂直角，编制测量计划，确定测站的后视方向。

（2）应尽量以线路附近的GPS点作为精密导线测量的起始点。对于位于线路附近两GPS点间的精密导线观测，应尽量以这两个GPS点互为测量的后视方向进行测量作业。

（3）对于测量过程中发现的导线点位置、导线点间、导线点与GPS点间不满足有关规范对测角量距要求的，应进行局部的重新选点埋桩工作，保证边角测量满足有关规范的要求。

（4）如在夏天进行测量，结合当地情况，9:30以后，16:00前，应给仪器、对点器打伞，保证测量使用的仪器受热均匀，温度计不能被太阳照射。

（5）使用的仪器虽然在测量过程中定期进行包含对点的常规检查，但因精密导线的边长不是很长，因此在测量过程中应使用垂球对对点情况进行检查，保证对点可靠和边角测量质量3。

精密导线的严密平差在进行精密导线平差时要结合GPS测量情况进行平差的多方案比选，找出最优的平差方案。好的平差方案，在边角观测值相同的情况下，导线的全长相对闭合差比较小，根据闭合导线的角度闭合差和附合导线方位角闭合差计算的测角中误差、点位中误差和相邻点位中误差均较小、边角观测值和方位角的改正数较小，平差后方位角的中误差较小3。

工作流程图工作系统流程图如图4所示1。