贵州某工程贯通测量数据处理.doc

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1、贵州某工程贯通测量数据处理摘要：本文简述了基于徕卡随机软件leica geo office（lgo），对隧道硐外gps控制网进行一点一方向数据处理的方法。关键词：贯通测量；gps；wgs-84椭球；一点一方向。abstract: this paper describes the method based on the leica random software leica geo office (lgo), gps control network of the tunnel cave outside of a direction of data processing.key words: th

2、rough measurement; gps; wgs-84 ellipsoid; one one direction.中图分类号： c37文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）1 引 言本文对贵州某工程贯通测量中采用的一点一方向gps数据处理方法进行简要论述。该工程位于贵州省福泉市，分4段隧道，隧道总长度为6.4km。贯通形式为相向贯通。gps定位精度高，选点灵活，无需通视，观测时间短。隧道贯通测量的硐外平面控制网采用gps静态观测。2 投影变形影响投影变形的有两个因素，即距中央子午线距离和投影面高程，测距边的投影变形受这两方面的综合影响。隧道设计平均高程为1300米，海拔

3、较高。测区距3度带中央子午线约60公里，由上述两项（投影面改正、投影带改正）归算投影改正而带来的变形较大。测距边投影面变形： ,约-20.4厘米；测距边投影带变形：，约4.5厘米；测区每公里变形值约为：-20.4+4.5=-15.9厘米。一般情况，施工放样引起的控制网长度变形应小于施工放样允许误差的1/2，即相对误差为1/100001/40000，即每公里的长度改正数，不应该大于102.5厘米。隧道硐外平面控制为施工放样数据的依据，为了便于施工放样工作的顺利进行，测距边变形值应小于每公里2.5厘米。本工程测距边每公里变形值达到15.9厘米，无法满足贯通测量对地面控制点的较高精度要求，为了贯通需

4、要，必须对投影变形进行改化。在gps数据处理时，采用一点一方向进行约束平差以消除投影变形及已知点数据误差对贯通测量的精度影响。3 一点一方向在gps数据处理中，进行三维无约束平差之后，需要进行二维约束平差以转换成平面直角坐标系。本工程采用了一点一方向的数据处理方法，即一点一方向约束平差。约束条件，1个点位约束和1个方位角约束。本工程gps数据采用徕卡随机软件leica geo office（lgo）进行处理。二维约束平差时，采用一步法进行坐标转换。一步法坐标转换，这种转换方法是通过将高程与点位分开进行转换。在平面点位转换中，首先将wgs84地心坐标投影到临时的横轴墨卡托投影，然后通过平移，旋转

5、和比例变换使之与计算的”真正的”投影相符合。高程和平面点位的转换是分开进行的，高程误差不会传递给平面点位。本工程起算数据为bds和jds 2个已知点，采用lgo中的一步法建立坐标系时，需要确定bds和jds点位坐标。采用一点一方向进行数据处理时，bds点的点位坐标固定，bds-jds坐标方位角固定， jds点需要根据bds到jds的距离和方位角进行坐标正算求得。由于gps测量数据为wgs84坐标系，本工程在求解bds点到jds点的距离时直接归算到wgs84坐标系的参考椭球1300米海拔处。4 归算到测区平均高程面上的测距边长度通过lgo软件对gps网数据进行基线解算、三维无约束平差后，可以利用

6、三维无约束平差结果，进行测距边长度计算。本工程采用公式法和平均椭球半径法分别进行了测距边的长度归算和验证。4.1公式法：根据工程测量规范（gb 50026-2007），归算到测区平均高程面上的测距边长度公式：式中： 归算到测区平均高程面上的测距边长度（m）；测线的水平距离（m）；测区的平均高程（m）；测距边两端点的平均高程（m）；参考椭球体在测距边方向法截弧的曲率半径（m）；任意方向的法截弧的曲率半径的计算公式如下：式中，为平均曲率半径或在lgo可以查看到b、a之值。为bds点的大地纬度, a为bds-jds点的大地方位角。表中，椭球距离为bds-jds点在wgs-84参考椭球面的椭球距离，即

7、大地高为0米下的椭球距离。根据测区实际情况取值1300米。根据wgs-84椭球常数，计算出平均曲率半径。将数值代入公式，则计算结果如下：值为4601.718米。4.2平均椭球半径法：点bds和点jds正高和lgo中查看到的椭球高，根据计算高程异常公式：，可以计算出高程异常分别为-29.85米和-29.75米，取其平均值为-29.80米。测区平均高程为1300米，则1300米海拔处椭球高为1270.20米。根据lgo中gps空间直角坐标系x、y、z，可以利用公式直接求得一点距椭球中心的距离，平均椭球半径=-h。计算出两已知点平均椭球半径为：.286米。贯通测量一般测区较小，当水平距离为10公里时

8、，以水平面代替水准面所产生的误差为距离的1/，因此，可以不考虑地球曲率，将水准面近似看成水平面。则根据几何关系，可以确定如下图中的比例关系。lgo中获取bds点和jds点间椭球距离（wgs-84坐标的椭球面，大地高为0）为4600.7983，根据公式：,代入比例关系后得出，值为4601.715米。两种方法所得值差值为0.003米，距离相对误差约为1：。相对于前一方法，该方法计算简单，作为公式法计算结果的验证。利用bds-jds的坐标方位角，可以计算出新jds点坐标为：点号xyjds5189.72087796.0720根据bds和新jds点的坐标，按一步法建立施工坐标系，即实现了一点一方向的二维约束平差。5、结束语在高海拔地区贯通测量中，会遇到许多长隧道，如何保证隧道的正确贯通是隧道工程中至关重要的一环，而隧道硐外平面控制测量的精度和质量直接影响相向开挖面的横向贯通误差。参考文献1全球定位系统（gps）测量规范（gb/t 18314-2001）2 姚连璧，刘大杰，周全基，李文全.隧道gps网对横向贯通误差的影响.测绘学报，1997，26(3)3工程测量规范（gb 50026-2007）注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。