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无定向导线在山区控制测量中的应用
2013-04-08 来源:中国鸣网
引言

  遵循“先首级再加密,高级控制低级”的原则,施工控制测量往往是由CPI、CPII控制点加密而来。在部分山区地带,高等级控制点布设相对较分散,且受到山区地形破碎及植被因素的影响,不具备通视条件,常规导线测量方式如附合导线、闭合导线均缺少必要的起算边,因此往往采用GPS测量方式进行,但GPS测量也受到最短边限制,因此山区施工控制测量可考虑采用无定向附合导线。

  1、主要原理

  无定向附合导线也称无连接角附合导线,是指在测设平面控制网时,由于受条件限制,起始于2个高级点的附合导线起始已知点相互不通视,无法观测方位连接角,即无法得到起始边方位角的一种特殊形式的导线。

  无定向导线的外业操作方式基本与附合导线一致,内业处理时,假定起始边方位角,推出各个测站的假定坐标(X’ij,Y’ij)及各边的假定坐标方位角β’ij,由两端起始点的坐标算出假定坐标系与实际坐标系的夹角,从而对各边的假定坐标方位角进行修正,修正后即可求出各测站的实测坐标。

  2、导线布设

  假定布设如下无定向导线,起始端点分别为已知控制点A、D,两点不通视,中间设有测站B、C, B、C两点满足通视条件。

  3、导线测量

  按附合导线测量方式进行,分别置镜于B、C测站进行角度与边长测量,得到边长a、b、c,角B、C。

  4、 导线计算

  假定坐标推算

  假定AB边起始方位角为β’AB,分别推出β’BC、β’CD,按坐标计算公式求得B、C假定坐标。

  X’B=X’A+SAB*cos β’AB Y’B=Y’A+SAB*sin β’AB

  X’C=X’B+SBC*cos β’BC Y’C=Y’B+SBC*sin β’BC

  X’D=X’C+SCD*cos β’CD Y’D=Y’D+SCD*sin β’CD

  用坐标反算,计算AD两点间的假定坐标方位角:

  β’AD=arc tan (Y’D-Y’A)/(X’D-X’A)

  由于A、D两点均为已知点,所以可以由坐标反算得到AD两点间的实际坐标方位角:

  βAD=arc tan (YD-YA)/(XD-XA)

  βAD与β’AD的夹角,即为导线的假定坐标系与实际坐标系的旋转角δ。

  因假定坐标系与实际坐标系为同原点的两个相似旋转坐标系,故δ=βAD-β’AD

  则实际起始边坐标方位角βAB即为βAB=β’AB+δ,同理,求得βBC、βCD。再重新推算测站坐标,此坐标值为近似坐标,还需进行平差。

  5、导线平差

  将最终求得的导线终点D的近似坐标与实际已知坐标进行对比,可以得到导线的闭合差。

  f x =XD理论-XD近似 f y =YD理论-YD近似

  从而可以计算全导线的相对闭合差fs :

  fs=√(fx2+fy2)/L

  如满足规范要求则进行平差。一般施工控制导线均采用简易平差法,就是把闭合差按边长进行比例分配,用以改正各测站的坐标增量。

  VΔXij =-fx/∑S*Sij VΔYij =-fy/∑S*Sij

  再将用修正值对各测站的近似坐标进行修正,就最终得到了各导线点的坐标。

  实际计算时,可假定起始点坐标为(0,0),起始方位角为0,则所得坐标为相应测站的坐标增量,可以大大的优化计算过程。

  6、应用实例

  某铁路工程3标中有两个CPII控制点CPII135、QJ02,两点间由于山区地形破碎,沟壑纵横,植被茂密等原因,无法通视,需要在施工处进行控制点加密才能满足工程测设的要求,现在两点之间布设了一条无定向附合导线。测量仪器用LeicaTC402,测角误差2”,测距误差2+2ppm,测设时间在上午8:00至11:00,成像良好。

  假设起始边坐标方位角β’CPII135-ZQ1=0,根据第4节描述方法及步骤,进行坐标计算,即可得到坐标成果。

  经检算,其结果能满足一级导线的精度要求,可用于工程施工。

  7、结语

  导线测量是工程建设最根本的工作,但部分条件下设计院交付的高级控制点并不具备通视条件,因此可以用无定向导线进行导线的加密。根据本文的原理编辑计算机程序和CASIO计算器程序,或在Excel表格进行编程,则可更方便的获得各测站点的平差坐标值。

  无定向导线在施工控制测量中具有很广泛的应用前景,但无定向导线只有一个多余观测值,所以,在应用无定向导线时对于起、闭导线点自身的精度和等级,控制点位置的准确性、稳固性等因素都必须特别注意,为了避免错误,施测时应采用双站点片或往返闭合的方式进行观测,以增加检核条件,提高成果可靠性。
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