高海拔山区线路测量投影变形值的控制

第35卷第28期 2009年10月 山 西 建 筑 SHANXIARCHITECnyRE Vd．35No．28 Oct．2009·355· 文章编号：1009-6825{2009}28—0355—03 高海拔山区线路测量投影变形值的控制 马 祥 摘 要：研究了投影变形理论，提出了投影长度变形值大于25cm／krn时的解决办法，阐述了高海拔山区消除投影长度 变形值的具体做法，并进行了实例分析，以尽可能消除投影变形值，保证测量的准确性。 关键词：投影变形值，归化高程，高程面，高斯正形投影 中图分类号：U412．24 文献标识码：A 四川大地震后，各项灾后重建工作迅速展开。我院承担安徽 省定点援川项目四川省松潘县黄龙一川主寺约47km二级公路 带状图的测绘以及中桩的放样工作。测区曲折不平，平均高程 3500m，最大高程为4007nl，最小高程为2902nl，高差很大，因 此必须找到一个合适的坐标系控制变形值使之达到最小，以便于 以后的施工放样。 1投影变形理论 我们知道，三角网中的测距边、导线网中的观测边长D要归 化至参考椭球面上时，其长度将会缩短AD。设归化高程为H，地 球平均曲率半径为尺，则其近似关系式为： 表2利用方法二测量的结果 AD／D=一H／R (1) 即△D／D和归化高程H成正比。 对于不同的H，△dg／D归算的每千米相对数值见表1(设 R=6371krn)。 表1 AO／O与H的关系 椭球体上的边长S投影到高斯平面，其长度将会放长AS，设 边上两端点的平均横坐标为Y二，则其近似关系式为： AS／S=y2／2R2 (2) 偏东 偏北 面 倾斜值／mm 倾斜率傀 倾斜值／rrma 倾斜率儒 54 150．68 7．44 2．3 13078 6．16 8—1 2476 l 22 7．6 20．16 1．02 7．8 23．33 2．79 4—3 48．07 4．22 2．3利用方法三测量 利用方法三只进行了东半侧的测量，结果见表3。 衰3利用方法三进行东半侧测量的结果 偏东 偏北 面 倾斜值／mm 倾斜率／‰ 倾斜值／nma 倾斜率／‰ 5—4 161．75 7．27 2．3 140．23 6．31 4．3 60．05 4．69 分析表1～表3：利用方法二和方法三所测数据是建筑物一 个平面的平均倾斜，与经纬仪观测法比较：是点与面的关系，但每 个面两个点上的倾斜与面倾斜相差不是很大，说明这两种方法是 可行的。 2．4利用方法四进行南面的测量及分析 分析图3，得以下结论：图3数据表明建筑物倾斜值由西向东 逐渐变大，说明建筑物向东倾斜。根据累计差值166．81衄，基础 东西长22．240m，可得建筑物的倾斜率为7．50％。 圈3 利用方法四测■的结果分析圈 东 3结语 本文提出的几种建筑物倾斜测量方法是在实际工程中总结 出来的，经分析与常用经纬仪观测法比较，其精度满足建筑物倾 斜观测误差，可以作为测量倾斜的方法在以后的工程中使用。但 这几个方法还存在一定的不足，需要在以后的工程实践中来完善。 参考文献： [1]D叫32刀18—2006，建筑物沉降观测方法[S]． [2]耿秋红，刘庆籽．高层建筑施工中沉降观测技术的应用[J]． 山西建筑，2008，34(22)：336—337．· [3]吴来瑞，邓学才．建筑施工测量手册[M]．北京：中国建筑工 业出版社．1997． Explorationforbuilding’Sinclinedmeasurementmethods ZHOUJun-hoMENGFan-liang Abstract：Thepaperintroducessomemethodsfortheinclinedmeasurementatfactualprojects，(墨q310resitsapplicationinthebuildingrectifica— tionprojectofstoneresidentialcomplex．andcomparesandanalyzesthediffel'entmethodsinthebuildinginclinedmeasurement，SOastOim— provepeople’Sconsiderationforthemeasurementmethods． Keywords：buildjng，inchned，rectification，measurement 收稿日期：2009-04—10 作者简介：马祥(1979一)，男，工程师，芜湖市勘测研究院，安徽芜湖241000 万方数据 ．356． 粼鬻。哿膂 山 西 建 筑 其中，k为减去500km后的实际横坐标值。 对于不同的Y二，高斯投影的距离改化的相对数值见表2(设 R=6371krn)。 襄2』LS／S与y_的关系 IY。／km 10 30 45 100 150．200 2Io 250 l△s／s1：8100001：900001：400001：81001：36001：20001：1800l：l300 则测距边的总投影变形值为： K／S=y乞／2R2一H／R。 若取测区平均高程面为投影面，则位于平均高程面上的边长 的高程归化值为零。为使测区中心处两项边长改正值之和为零， 须使投影面比平均高程面低Hm(巩的正负号是平均高程面向 下为正，反之为负)，并且： y乙／2R2一H。／R=0。 于是有： H仇=壕／2R (3) k=~／2RHm (4) JTl061—99公路勘测明确规定：“平面控制网的坐标系 的确定，宜满足测区内投影长度变形值不大于2．5a11／km。99即： K／S=螺／2尺2-H／R≤1／40000。 根据《城市测罱规范要求》，只有当测区东西两侧的高斯改化 之差不超过2倍限差时，才可采用投影于抵偿高程面的高斯正形 投影3。带平面直角坐标系。即： k。2／2R2一‰2／2R2l≤2×1／40000。 得出： y。2一y由2I≤2×2R2×1／40000。 设R=6371l吼(下同)，则： yr嗽2一yoI≤4059 (5) 2投影长度变形值大于2．5em／l锄时的解决办法 当长度变形值大于2．5cm／km时，可依次采用：1)抵偿投影 面的高斯正形投影3。带平面直角坐标系统，即采用与地面网边长 归算的高程基准面(常称为投影面)较为吻合的椭球面，也就是通 过改变H。从而选择合适的高程参考面，将抵偿分带投影，简称 抵偿坐标系；2)通过改变k从而对中央子午线作适当移动，来 抵偿由高程面的边长归算到参考椭球面上的投影变形；3)投影于 抵偿高程面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系，即综合采 用以上两种方法，也就是既改变％(选择高程参考面)，又改变 k(移动中央子午线)，来共同抵偿两项归算改正变形。 3具体做法(以本项工程为例) 测区最西部的高斯平面坐标为起点工1=3628171．345m， Y1=511771．113m，WGS84坐标为32。46’40．52191”N，103。377 33．41637，，E，最东部的高斯平面坐标为终点z2=3626229．346m， Y2=531969．662m，WGS84坐标为32。45736．03647'N，103。50 29．31636”E，中央子午线为103‘307。 1)求算变形值。 测区最西部横坐标自然值k1=511．77—500=11．77km； 测区最东部横坐标的自然值‰=531．97—500=31．97l口Tlo 起点的投影长度变形值为：％／S=螺／2R2一H／R=Y二12／ 2R2一H／R=11．772／2／63712—3／6371=1／2131(起点高程 H=3l口n)，终点的投影长度变形值vs／S=磙／2R2一H／R= L22／2R2一H／R=31．972／2／63712—3．5／6371=1／18f；()(终点 高程H=3．5km)，起终点的投影变形值都大于2．5cm／krn，即 1／40000。所以，本工程不能套用困家控制坐标系北京54坐标或 西安80坐标，也不能套用国际WGS-84坐标。 把提供的已知点坐标换算为3。带平面直角坐标系统，即102。 带。起点坐标为：z1’=3629351．485m，，1’=652340．893In；终 点坐标为：z27=3627695．488m，y27=672571．401m。k1’= 152．34km，y仇2’172．57km，则起点％／S=螺／2R2一H／R= k1佗／2R2一H／R=1／5400(高程H=3krn)，终点魄／S=k2／ 2R2一H／R=匕2"2／2R2一H／R=1／5500(高程H=3．5km)，起、 终点的投影变形值也都大于2．5cm／km，即1／40000。 2)投影于抵偿高程面上的高斯正形投影3。带平面直角坐标 系统。 由式(5)可知，k272一k1哩=6573>4×63712／40000= 4059，所以不可以用投影于抵偿高程面上的高斯正形投影3。带 平面直角坐标系统，即不可以采用抵偿坐标系统。假如k2佗一 1名】佗<4059，则可以采用抵偿坐标系统。由式(3)得到一个归化 高程(假设为H归)，也就是说把测区归化到大地高％=H归的参 考椭球面上，此时变形最小。该测区的平均高程假定为H曲，所 以在抵偿坐标系中，测区的大地高程应为H归，即新参考椭球面 比国家参考椭球面升高或降低了IH均一H归I=△H。这时，新椭 球面的球心与国家参考椭球面的球心位置一样，长半径a比国家 参考椭球面的长半径吐长或短△H，短半径b比国家参考椭球面 的短半径b长或短△H。 3)投影于1954年北京坐标系或1980年西安坐标系椭球面 上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系。 在这种坐标系中，仍把地面观测结果归算到参考椭球面上， 但投影带的中央子午线是依据补偿高程面归算长度变形而选择 的一条子午线作为中央子午线。取测区平均高程为3500m，由 式(4)可得： k=211．2km (6) 即选择与该测区相距211．2h的子午线，此时两项改正得 到完全补偿。 4)投影于抵偿高程面上的高斯正形投影任意带平面直角坐 标系。 这种方法往往将投影的中央子午线选在测区的中央，地面观 测值归算到测I)(平均高程面上，按高斯正形投影计算平面直角坐 标，是综合前面两种坐标系长处的一种任意高斯直角坐标系，是 工程单位常用的测量坐标系统。在此不再赘述。 4实例分析 由式(6)可知，任意带投影的中央子午线距离该测区中央 211．2km，变形最小。由3中1)所述知，投影变换前k’=(1名’+ Y二1’)／2=162．5km，所以需要将中央子午线移动48．7km，经计 算约30’的经差。所以取中央子午线为101。30’作为任意带坐标 系的中央子午线。算得新坐标系下的起终点坐标分别为起点 zl新23630165．047m，Yllpi=699166．936m，终点x21pi= 3628604．310m，Y211i=7194097．383m。验算起、终点的投影 长度变形值： 起点：％／S=Y乙／2R2一H／R=1／55800(高程H=3h)。 终点：vs／S=碍／2R2一H／R=1／22900(高程H=3．5㈦。 大部分测区的K／S都得到最大限度的消除，只有超出3500rll 的部分测区消除情况不是太乐观。由于该测区高差太大，想得到 完全消除是不可能的，部分测区可能还存在着大于2．5cm／km的 误差。但是只要不超出10．0an／tml的误差，对低等级公路而言是 万方数据 第35卷第28期 2009年10月 山 西 建 筑 SHANXIARC'HITEC兀爪E Vbl．35No．28 Oct．2009·357· ·水利工程· 文章编号：1009．6825{2009)28．0357—02 嘉陵江草街枢纽通航明渠体型及通航条件研究* 赵志舟 摘要：针对草街二期导流明渠及上下游河道弯曲狭窄，设计洪水流量大，水流条件复杂、通航难度较大的特点，依据水 工模型、船模试验，研究二期明渠体型、纵向围堰堤头形式对通航条件的影响，优化了工程布置，明确了导流明渠的 航线布置及航行方法。 关键词：枢纽，导流明渠，通航条件 中图分类号：Tv612 文献标识码：A 嘉陵江草街航电枢纽工程位于重庆合川市草街镇境内，为嘉 陵江干流自下而上渠化梯级开发的第二级，枢纽采取分期导流方 式。革街二期围左岸，利用右岸岸边台地开挖后的明渠泄流、通 航，明渠导流设计洪水流量达41100m3／s，而明渠及上下游河道 狭窄弯曲、通航水流条件复杂、通航难度大，因此有必要对通航明 渠的体型、纵向围堰堤头形式进行深入研究。 1工程概况 研究河段为“S”形复合弯曲河道，坝址中枯水河宽约450m， 江心有长约210m、宽约60m的心滩将河道分为左右两槽，凸岸 左槽宽约140m为枯水航槽，右槽较为宽浅，槽底高程176．0m～ 178．5m。通航明渠处于半径为900in弯曲河道的凹岸下游段。 枢纽采取分期导流、厂房基坑全年施工的导流方式。一期围右 岸，修筑纵向围堰及左岸船闸施工围堰，利用左岸缩窄河段通航。 二期围左岸，利用右岸扩挖河道泄流、通航，在挡全年洪水的高围 堰围护下，经三枯二汛完成船闸、厂房和5孔冲沙闸的施工；导流 采用20年一遇，相应流量为41100m3／s。三期围右岸，施工 15孔泄洪闸，由二期完建的5孔冲沙闸渲泄导流设计流量和船闸 通航；施工时段为11月～翌年4月，导流标准采用10年一遇，相 应流量为5440m3／s。草街枢纽二期平面布置示意图见图1。 2水文、河床组成 嘉陵江北碚站距草街坝址7．6km，多年平均流虽为2120m3／s， 5月～10月为汛期，水量占全年的83．4％，最大洪峰流量平均值 为23770m3／s。12月～次年3月水量不足全年的8％，4月径流 即有明显回升，多年均值接近1000m3／s。 根据地质钻孔资料，坝址处河床覆盖层浅薄，河床覆盖层厚 度一般为1m～3m，局部为4m～7m，主要由砂卵砾石组成。 图1 草街枢纽二期平面布置示意图 3模型设计 本课采取河工物理模型、船模试验与原型实船试验相结合 的研究方法。河工模型设计为1：100正态定床模型。 船模采用1+1x300t顶推船队，船队静水航速设定为 4．0m／s--5．0m／s，舵角为左35。～右35。无级比例操舵。 4通航明渠河床的束窄程度 草街枢纽混凝土纵向围堰布置在河道江心滩上，顺河向展 布，长约621m，为一、二期基坑施工时的挡水建筑物。导流流量 41100mS／s时河道上、下游水位210．00m～207．70m，纵向围堰顶 高程为211．00m--208．70m，最大高度41．0m，堰底宽25．0rno二 期通航明渠修改方案坝轴线断面束窄程度为47．73％--73．77％， 可以采用的。 5结语 随着GPS技术的发展，公路勘测中越来越多的使用GPS进 行首级平面控制并用来放样等工作，但是，在高海拔山区的测量 工作，则需要将投影长度变形值降到最小，以便于后续测量工作。 参考文献： [1]孔祥元，梅是义．控制测量学[M]．武汉：武汉大学出版社，21301 [2]JTJ／r066．98，公路全球定位系统(GPS)测量规范[s]． [3]GB／r18314—2001，全球定位系统(GPs)测量规范[S]． [4]CJJ8—99，城市测量规范[S]． [5]JTJ061-99，公路勘测规范[S]． [6]施一民．现代大地控制测量[M]．北京：测绘出版社，2003． Controlonroutesurveyprojectiondeformationvalueinhighaltitudemountainarea MAXiang Abstract：Theauthorstudiestheproj∞tiondeformationtheory，providesthesolvingmethcxiswhentheprojectionl口agthdeformationvalueis biggerthan25em／km，describestheCOllcretemet20tsofeliminatingprojectionlengthdeformationvalueinthehighaltitudemountainous area，andgetscaseanalysis．80astoeliminatetheprojectiondeformationvalueaSpossible，i丑,lSUl-eaccuracyofthesurvey． Keywords：projectiondeformationvalue，reducedheight，heightsurface，GausscDnformalprojection 收稿日期：20094264)2*：西部交通科技项目(项目编号：2006062) 作者简介：赵志舟(1卵1．)，男，副教授，重庆交通大学河海学院，重庆400074 万方数据 高海拔山区线路测量投影变形值的控制 作者： 马祥， MA Xiang 作者单位： 芜湖市勘测设计研究院,安徽,芜湖,241000 刊名： 山西建筑 英文刊名： SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)： 2009,35(28) 参考文献(6条) 1.施一民 现代大地控制测量 2003 2.JTJ 061-1999.公路勘测规范 3.CJJ 8-1999.城市测量规范 4.GB/T 18314-2001.全球定位系统(GPS)测量规范 5.JTJ/T 066-1998.公路全球定位系统(GPS)测量规范 6.孔祥元;梅是义 控制测量学 2001 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_shanxjz200928224.aspx