公路线路工程测量投影变形值控制方法分析_王树军.doc

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1、 工程 技术 产 业经 济 摘 公路线路工程测量投影变形值控制方法分析 王树军 （玉溪市原点测绘有限公司 云南 玉溪 653100） 要：随着经济的发展，线路工程如高等级公路、油气管线等的建设越 来越多。在公路控制测量中 ,为了满足 施工放样中 的变形达到测量规范的规定 ,就需要选择一个合适的投影面和投影 带 ,亦即 合理地确立工程平面控制 网的坐标系。本文将结合实际探讨几种线路工程测量中的投影长度变形值控制方法，即分带投影法、分区抵偿 法、边长约束法。 关键词：公路 线路工程 边长投影面 中图分类号： P62 文献标识码： A 文章编号： 1007-3973（ 2010） 01-044-02

2、 公路线路工程控制网布设中最关键的问题是边长投影改 正量的控制，根据 GB 50026-93工程测量规范的要求，测区内 投影长度变形值不大 于 2.5cm/km，因此在测量实践中，常根据 工程区域所处的地理位置和平均高程，按以下方法选择坐标 系：当边长投影改正量不大于 2.5cm/km 时，采用高斯正形投 影 3带平面直角坐标系；当边长投影改正量大于 2.5cm/km 时， 采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 系或采用投影于 1954 年北京坐标系或 1980 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；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；

3、 公路线路工程往往跨度很大，且在勘测设计时需全线贯 通，单纯采用上述方法选择坐标系不能有效地控制投影长度 变形值，如某高等级公路的测量控制网，东西跨度超过 200km， 以线路中心的经度为中央子午线，采用投影于 1954 年北京坐 标系椭球面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系，使线 路两 端的 边长 投影 改正 量大 于 12cm/km，远远大于投影长度 变形 值不大于 2.5cm/km，即 1/40000 的边长误差要求，导 致每 条放 样边 长需 改正 ，给工程施工放样带来诸多不便。本文将 结合 实际 探讨 几种 线路 工程 测量 中的 投影 长度 变形 值控制方 法，如下介绍： 1 分

4、 带投 影法 长距 离线 路工 程跨 度大 ，线路两端的边长投影改正量不 能满 足 要求，可采用分带投影的方法解决。分带投影法即将 长距 离线 路工 程按 东西 跨度 分成 几个 投影 带，确保每个投影 带内 的长 度变 形符 合要 求。 我们 知道 ，控制点间的观测边长 D 归化至参考椭球面时， 其长 度将 缩短 D，近似 关系 为 D/D=H/R， H 为控制点间平均 高程 ， R 为地球平均曲率半径。以 R =6371 km 为例 ， D/D 与 H 的关系见下表： （ 5）巷道贯通之前，要预透点架设牢固可靠抬棚，摘掉预透 点的棚腿，以防止放炮蹦倒棚子和蹦坏棚腿，造成倒棚冒顶。 （ 6）

5、当贯通距离小于最小抵抗线时 工作面有 2 个或 两个 ( 以上自由面时，在煤层中最小抵抗线不得小于 0.5m,在岩层中 最小抵抗线不得小于 0.3m。，严禁放放炮。 ) 5 特殊条件的放炮安全 穿透老空时的爆破安全： （ 1）打眼放炮时，如炮眼内发现出水异常，温度忽高忽低， 有显著瓦斯涌出、煤岩松散等情况，都是接近老空的预兆，要 停止放炮，查明原因； （ 2）距离穿透老空 15 米前，必须先探明老空的来源，以及 老空中的水、火、瓦斯等情况，如有水、火、瓦斯等，必须采起 有 效防治水措施，瓦斯排放措施和火区封闭措施，否则，禁止放炮； （ 3）距离透老空 15 米前，探 明老空情况，由测量工在老空

6、 区划上穿透位置，按穿透位置采取不同措施，避免放炮时误遇 水区和火区； （ 4）穿透老空时，要撤除人员，并在无危险地点放炮，放炮 后，只有查明老空的水、火、瓦 斯等 情况 ，确认无危险后，才许 恢复工作。 接近水区时的爆破安全：防治水的安全方针是“有疑必探， 先探 后掘”。并注意以下事项： （ 1）编制切实可行的探放水设计和措施，否 则禁 止放 炮； （ 2）接近水区时，如发现透水预兆 挂红、挂汗、空气变冷、 ( 发生雾气、水叫”、顶板淋水加大或其他异状 时，要停止放炮， ) 及时 汇报 ，查明原因。情况危急时，人员要立即撤出受水威胁 区域 ； （ 3）接近积水区放炮时，如发现煤岩松软、潮湿，

7、以及炮眼 内渗 水等 异状 ，要停止放炮，若在打眼时发现炮眼渗水，不要 拔出 钻杆 ，采取措施进行处理。 巷道 在有 机电 设备、管路及电缆位置开口时的注意事项： （ 1）必须多打眼少装药，放松 动炮 ； （ 2）在开口放炮前，必须先将管线放下，挖沟填埋好或用 坚固 的材 料保 护好 ； （ 3）每次放炮前，必须有专人对管线、设备的保护情况进 行检 查，确认无误后，方 可放 炮。 实践 证明 ，只要严格管理，注 意细节，按规程施工，强化安 全教 育培 训，不断提高安全爆破技术水平 ,是减少煤矿爆破安 全事 故 ,保证煤矿安全生产的重要措施。 44 科协论坛 2010 年第 1 期（下） 与 工

8、 程技 术 产 业经 济 椭球面上的边长 S 投影至高斯平面，其长度将增长 2 2 S，近 收集测区平均高程异常值和各区段施工面的平均正常高， 似关系为 S/S=Ym /2R ， Ym 为控制点间的平均横坐标， S/S 可根据上述原理进行调整抵偿高程面。在不同的抵偿带之间 与 Ym 的关系见下表： 分析可知，若工程平均施工面大于 160 米或距离中央子 午线大于 45 千米时，长度变形将大于 1/40000，应采取措施控 制投影长度变形。观测边长 D 归化至参考椭球面和椭球面上 的边长 S 投影至高斯平面，两者对长度的影响存在抵消关系， 但对长距离线路工程来说，完全抵消是不可能的，如平原微丘

9、地带工程施工面平均高程为 30 米，距离中央子午线大于 48 千 米时，长度变形将大于 1/40000。 分带投影法即将长距离线路工程按东西跨度分成几个投 影带，确保每个投影带内的长度变形符合要求。我省东西最 大跨度约 450km,如采用高斯正形投影 3带平面直角坐标系， 将涉及三条投影带，即 中央 子午 线分 别为 117、 120、 123 带 号 39、 40、 41），其中 39 带 和 41 带 位于我省最西端的局部和最 东端的海域，所 以最 多的 是采 用中 央子 午线 为 120的高斯正 形投影 3带平面直角坐标系。 分带投影 法的原则为：长距离线 路工程跨越东径为 120， 则

10、 优先采用中央子午线为 120的高斯正形投影 3带平面直角 坐标系；当线路离开中央子午线 120一定距离时（如平原地区 约为 45km） ,采用高斯正形投影任意带平面直角坐标系；在不 同的投影带之间施测联系控制网。联系控制网一般由不少于 互相通视的 4 个控制点组成（每个 投影 带不 少于 2 个），且与 国家控制点联测，求解其转换关系，满足勘测图纸的拼接和工 程施工放样时的衔接；采用高斯正形投影任意带平面直角坐 标系时，作为起算数据的国家控制点成果应换带至相应的中 央子午线；同一线路工程中的特殊构造物的 测量控制网也应 纳入线路控制网的系统。 2 分区抵偿法 分区抵偿法即在中央子午线保持不变

11、的情况下，将长距 离线路工程按东西跨度分成几个抵偿区，确保整条线路内控 制网的长度变形符合要求。 分区抵偿 法的原则为：长距离线 路工程跨越东径为 120， 则优先采用中央子午线为 120的高斯正形投影 3带平面直角 坐标系。当线路离开中央子午线 120一定距离时（如平原地 区约为 45km） ,采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。 由于观测边长 D 归化至参考椭球面和椭球面上的边长 S 投影至抵偿平面，两者对长度的影响存在抵消关系，所以抵偿 高程面的确定一般由下式求得： S/S- D/D =Ym /2R - H/R =1/40000 例如在平原微丘地带工程施工面平均高

12、程为 30 米，在完 全抵消的情况下， S/S- D/D=0，抵偿面高程与横坐标 Ym 之 间的关系大致为： 施测联系控制网。联系控制网一般由不少于互相通视的 4 个 控制点组成（每个投影带不少于 2 个），且与国家控制点联测， 求解其转换关系和尺度比，满足勘测图纸的拼接和工程施工 放样时的衔接。 3 边长约束法 随着 全球卫星定位系统（ GPS）技术的发展，长距离线路工 程控制网的建立采用 GPS 技术较之传统的三角测量、导线测 量方法有着无可比拟的优势。在数据处理时，应先以一个点 的 WGS-84 系 坐标 作为 起算 依据 进行 无约 束平 差，检验 GPS 观测量本身的内符合精度、观测

13、量间有无明显的系统差，并剔 除含有粗差的观测量。再将 WGS-84 系下的观测量根据起算 数据（可靠的、有精度储备的）约束至高斯投影平面直角坐标 系中。鉴于长距离线路工程控制网网形强度较差，联测的起 算数据较少，建议采用二维约束计算平面 坐标。 二维约束计算平面坐标时，应先将三维的 GPS 观测量转 换为二维的 GPS 观测量，再依据联测的已知点作为起算数据 进行平差。当线路远离中央子午线时，也将造成长度变形值 超限，边长约束法的原理是：联测线路两端已知点的方位角作 为方向约束条件；利用高精度测距仪、全站仪（标称精度不低 于 5mm 1ppm D，如徕卡 DI2002 型 测距 仪、 ME-3

14、000 精 密测距仪）实地施测边长，不进行观测边长的归化和投影改正， 作为长度约束基准，对二维的 GPS 观测量进行平差计算。 4 结束语 公路 线路工程控制网的布设量大面广，除合理分析选择 起算数据外，坐标系统的确定是首要的一步工作，而坐标系统 的确定最关键的问题是边长投影改正量的控制，合理利用本 文探讨的分带投影法、分区抵偿法、边长约束法等方法将较好 地控制长距离线路工程控制网测量中的投影长度变形值，为 工程施工提供可靠保障。 参考文献： 1 白忠志 , 赵晓 明 , 张晓峰 . 论投影面与投影带的选择对控制 网的 精度 影响 J . 测绘 与空 间地 理信 息 , 1995, 02 .

15、( ) 2 洪立波 . 关于城市测量投影面和投影带选择问题的商讨 J . 测绘 通报 , 1983, 02 .( ) 3 孙镇 , 黄宝安 , 黄霞琴 . 论城市平面控制网坐标系统投影 带与 投影 面的 选择 J . 测绘 学报 , 1982, 01 . ( ) 4 王宏伟 . 论城市平面控制网坐标系统投影带与投影面的选 择 J. 鸡 西大 学学 报 , 2001, 03 .( ) 5 田云彪 , 李勇 . GPS 工程控制网投影面选择的简易方法 J . 地矿 测 绘 , 2005, 04 .( ) 6 赵芹 . 工程测量投影带与投影面的合理选择 J . 贵州大学 学报 自 然科 学版 , 2007, 01 .( ) ( ) 7 凌志伟 . 高速公路控制测量中投影面与投影带的选择与计 算 J. 陕 西煤 炭 , 2009, 02 .( ) 科协论坛 2010 年第 1 期（下） 45 与 2 2