特大城市中心城區(qū)軌道交通地形圖測量

趙小陽(廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院,廣東廣州 510060)

特大城市中心城區(qū)軌道交通地形圖測量

趙小陽?
(廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院,廣東廣州 510060)

摘 要:特大城市中心城區(qū)軌道交通地形圖測量復(fù)雜且禁止測量區(qū)域較多,文中提出了以靜態(tài)GPS、水準(zhǔn)測量、廣州市城市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位測量系統(tǒng)(Gzcors)及廣州市似大地水準(zhǔn)測量成果(Gzgeoid)相結(jié)合的控制網(wǎng)建立方法,介紹了軌道交通地形圖碎步點(diǎn)采集特點(diǎn)及精度檢驗(yàn)方法,最后利用影像來局部替代禁止測量地區(qū)。結(jié)果表明,本項(xiàng)目所采用的方法可以很好地滿足特大城市中心城區(qū)軌道交通地形圖測量的需要。

關(guān)鍵詞:軌道交通地形圖；特大城市中心城區(qū)；禁止測量區(qū)域；控制測量；1∶500地形圖測量

1　引 言

隨著城市人口的急劇增長和地面交通的逐漸擁堵,發(fā)展地鐵成為各大城市尤其是特大城市緩解交通擁堵的必然選擇。高精度的大比例尺地形圖是地鐵規(guī)劃設(shè)計(jì)、站點(diǎn)選址、征地拆遷、線路施工必不可少的基礎(chǔ)資料。由于特大城市多條地鐵線路交叉換乘,對地形圖測量提出了較高的精度要求;同時特大城市建筑房屋密集、道路行人車輛較多,特別是中心城區(qū)還存在較多的軍事單位、人防設(shè)施、變電站等禁止測量地區(qū),給地形圖測量帶來較大困難。

本文針對特大城市中心城區(qū)軌道交通地形圖測量的特點(diǎn)和困難,以廣州市軌道交通十一號線為例,介紹特大城市中心城區(qū)軌道交通地形圖測量方法。廣州地鐵十一號線全長43．2 km,共設(shè)32座車站(其中20座為換乘站),線路呈環(huán)形走向與一號線等13條線路換乘,穿越廣州市主城區(qū),串聯(lián)廣州市荔灣、越秀、白云、天河、海珠等中心城區(qū),連接廣州站、廣州東站等大型交通樞紐。

2　控制測量

2．1控制測量整體思路

傳統(tǒng)的地形圖平面控制測量方法有三角法、邊角法、靜態(tài)GPS法、差分GPS法、CORS法等,傳統(tǒng)的高程控制測量方法主要為水準(zhǔn)法和三角高程法,本文根據(jù)特大城市中心城區(qū)控制測量特點(diǎn)提出如下測量思路:首先以靜態(tài)GPS +水準(zhǔn)測量建立首級控制網(wǎng),為整條線路提供高精度、統(tǒng)一的測量基準(zhǔn)。在空曠地區(qū)直接采用廣州市城市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位測量系統(tǒng)(Gzcors)+廣州市似大地水準(zhǔn)測量成果(Gzgeoid)布設(shè)圖根導(dǎo)線起算點(diǎn),并利用首級控制網(wǎng)進(jìn)行檢測;在建筑密集、水域等難以獲得CORS固定解的地區(qū)以首級控制為基準(zhǔn)布設(shè)等級導(dǎo)線。上述組合測量方法既利用了CORS測量快速、便捷的特點(diǎn),又利用靜態(tài)GPS結(jié)合導(dǎo)線測量的方法克服了特大城市中心城區(qū)建筑密集難以使用CORS測量的缺點(diǎn),同時利用靜態(tài)測量成果檢驗(yàn)CORS系統(tǒng)的穩(wěn)定性,為地形圖測量提供了統(tǒng)一、可靠的測量基準(zhǔn)。

2．2工程實(shí)踐

廣州地鐵十一號線首級GPS控制點(diǎn)選定在空間開闊無阻擋,信號接收范圍內(nèi)沒有無線電發(fā)射裝置的牢固地面及易于保存的地方,共埋設(shè)65點(diǎn),采用天寶雙頻GPS接收機(jī)按靜態(tài)測量方法進(jìn)行觀測,基線同步觀測時間大于45 min,衛(wèi)星數(shù)大于4顆,數(shù)據(jù)采樣間隔設(shè)置為15 s,如圖1所示。

圖1　首級GPS平面控制網(wǎng)網(wǎng)圖

基線數(shù)據(jù)處理軟件采用JAVAD隨機(jī)軟件Pinnacle軟件進(jìn)行解算,并用同濟(jì)大學(xué)GPS后處理軟件TGPPS進(jìn)行網(wǎng)平差。平差后GPS內(nèi)符合精度統(tǒng)計(jì)如表1所示,利用全站儀實(shí)測通視邊的邊長檢查外符合精度,精度統(tǒng)計(jì)如表2所示,并用RTK檢測首級平面控制網(wǎng)點(diǎn),檢測RTK測量精度,精度統(tǒng)計(jì)如表3所示。

GPS觀測內(nèi)符合精度統(tǒng)計(jì)表 表1

GPS觀測外符合精度統(tǒng)計(jì)表 表2

RTK檢測精度統(tǒng)計(jì)表 表3

由表1～表3可見,本項(xiàng)目靜態(tài)GPS和RTK測量結(jié)果精度符合國家相關(guān)規(guī)范要求,可作為地形圖測量的起算基準(zhǔn)。

3　1∶500地形圖測量

3．1地形圖外業(yè)數(shù)據(jù)采集的注意點(diǎn)

相對于一般的1∶500地形圖測量,軌道交通地形圖測量外業(yè)數(shù)據(jù)采集時注意以下幾點(diǎn):

(1)特別注意橋梁、高架橋橋墩的絕對位置測定,以便地鐵線路規(guī)劃設(shè)計(jì)避開。

(2)注意地鐵車站、車站出入口、風(fēng)亭等地方的建構(gòu)筑物位置的準(zhǔn)確性,因?yàn)檫@些地方需要征地拆遷,涉及建筑業(yè)主利益,位置不準(zhǔn)容易引起糾紛。

(3)部分被橋梁、工棚等壓蓋的建筑物在常規(guī)地形圖測量時可不表示,但作為地鐵設(shè)計(jì)、施工的地形圖應(yīng)額外測定標(biāo)記。

(4)應(yīng)結(jié)合地鐵初步設(shè)計(jì)方案,若線路高架穿越地段應(yīng)提高高程點(diǎn)測量密度和精度,防止高架線路標(biāo)高設(shè)計(jì)不準(zhǔn)確。

3．2地形圖精度檢驗(yàn)

因軌道交通地形圖用途的特殊性,需加強(qiáng)地形圖精度的檢驗(yàn)。1∶500地形圖精度檢測主要檢查地形圖的數(shù)學(xué)精度和地理精度,其中數(shù)學(xué)精度檢測包括點(diǎn)位檢測、間距檢測和高程檢測(檢測結(jié)果如表4所示),地理精度主要檢查圖面是否清晰、規(guī)范,地形要素是否測繪齊全、取舍是否合理,地理名稱是否注記正確,圖幅是否接邊良好。

數(shù)學(xué)精度統(tǒng)計(jì)表 表4

4　禁止測量地區(qū)的地形圖測繪

因特大城市中心城區(qū)黨政機(jī)關(guān)、軍事單位、變電站、人防等保密單位眾多,再加上地鐵規(guī)劃設(shè)計(jì)、線路選線等工作時間較緊,往往來不及利用公函逐個協(xié)調(diào)進(jìn)場,給地形圖測量帶來較大困難。以廣州市軌道交通十一號線為例,禁止測量面積比例近4%,如圖2所示。

圖2　某禁止測量區(qū)域示意圖

本項(xiàng)目利用高分辨率的衛(wèi)星影像局部代替禁止測量地區(qū)的地形圖用于規(guī)劃選線,取得良好效果。本項(xiàng)目采用的廣州市基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)庫中的商業(yè)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù),由于該數(shù)據(jù)是在整個城市范圍內(nèi)進(jìn)行了影像的大氣和幾何糾正而來,在局部地區(qū)可能存在一定的偏差,精度不能滿足地鐵規(guī)劃設(shè)計(jì)的需求,必須進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換和處理。本文采用的糾正方法是利用禁止測量地區(qū)周邊均勻分布且比較明顯的7個～8個特征點(diǎn)對影像進(jìn)行糾正,使衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)在小范圍內(nèi)盡可能的匹配。同時,在周邊建筑樓頂架設(shè)免棱鏡全站儀,測出禁止測量區(qū)域明顯特征點(diǎn)的坐標(biāo),并與糾正后的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)比較,精度與糾正前相比有明顯的提高,可以滿足規(guī)劃階段線路選線的需要,但工程詳細(xì)設(shè)計(jì)階段仍需現(xiàn)場實(shí)測地形圖。

5　結(jié) 語

本文結(jié)合特大城市中心城區(qū)軌道交通地形圖測量的特點(diǎn),以廣州市軌道交通十一號線為例,介紹了特大城市中心城區(qū)軌道交通控制測量的方法、外業(yè)數(shù)據(jù)采集的要點(diǎn)、精度檢驗(yàn)方法及禁止測量地區(qū)的處理方法,對類似工程的實(shí)施有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 張正祿．工程測量學(xué)[M]．武漢:武漢大學(xué)出版社,2007．

[2] 趙小陽．廣州市軌道交通2015年建設(shè)線路首級平面控制測量[J]．工程勘察,2015(5):73～75．

[3] 劉敏．特大區(qū)域城市軌道交通首級控制網(wǎng)建設(shè)研究[J]．地理空間信息,2014(1):27～28．

[4] 楊光．廣州市軌道交通首級精密控制網(wǎng)測量[J]．測繪工程,2012(4):82～85．

[5] 喻永平．投影長度變形對廣州地鐵21號線線路設(shè)計(jì)的影響[J]．測繪通報(bào),2014(1):77～78,89．

[6] 劉瑞敏．基于Google Earth的地鐵GPS控制網(wǎng)精度估算及方案優(yōu)化[J]．工程勘察,2014(5):32～34．

[7] 盧榮．GZCORS在廣州軌道交通水下地形測量中的應(yīng)用[J]．測繪與空間地理信息,2012(6):202～204．

[8] 朱霞,馬全明．基于GIS的城市軌道交通工程測量管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)研究[J]．城市勘測,2013(2):43～46．

Topographic Survey of Urban Rail Transportation in Large City

Zhao Xiaoyang
(Guangzhou urban planning and design survey research institute,Guangzhou 510000,China)

Abstract:Urban rail transportation topography of megacity is very complex,which has many forbidden measurement areas．This paper proposes a combined control network establishing method by using the static GPS,leveling,Gzcors,and Gzgeoid．Moreover,the key points of field data acquisition and the precision test method are analyzed．The forbidden measurement areas are locally replaced by remote sensing images．The results showed that the method used in this project,which can well meet the needs of urban rail transportation topographic of megacity,has certain reference significance to the implementation of similar projects．

Key words:rail transportation topographic;central urban area of megacity;forbidden measurement areas;control survey;1∶500 Topographic map measurement

文章編號:1672-8262(2015)05-115-03中圖分類號:P258

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

收稿日期:?2015—07—20

作者簡介:趙小陽(1981—),男,高級工程師,注冊測繪師,主要從事城市測量、精密工程測量。

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(41431178)