震后理县县城应急测绘基准的建立及应用分析

李云星

(湖南省第一测绘院，湖南衡阳 421001)

震后理县县城应急测绘基准的建立及应用分析

李云星∗

(湖南省第一测绘院，湖南衡阳 421001)

“5.12”汶川特大地震后，理县城市测绘基准遭受重创，灾后重建急需一套完善的测绘基准。从实情出发，施测的理县应急测绘基准科学、实用，在理县县城重建中发挥了重要作用。

测绘基准；控制网；成果精度；应急

1 引 言

受“5.12”汶川特大地震的影响，理县县城基础设施遭受破坏，原有测绘基准损毁严重。当地政府及相关援建单位对灾后的理县县城重新规划、建设。显然，其原有测量控制网已不能满足规划与基础建设的需要。按照统一部署，湖南省第一测绘院开展对口支援，在该县城约5 km2范围内施测了高精度应急基础测绘控制网，较好地满足了其重建之规划、设计、施工对测绘基准的需要。

2 震前理县测绘基准概况

2.1 地理位置与地形特点

理县位于四川省西部，青藏高原东部，阿坝藏族羌族自治州东南缘，处北纬30°54′43″～31°12′12″，东经102°32′46″～103°30′30″，境内山峦起伏，平均海拔2 700 m。理县县城坐落地杂谷脑镇属典型的中高山峡谷地形，四周山地海拔3 000 m以上，县城内平均海拔1 833 m。

2.2 原有测绘基准及问题

测区内无国家基本控制点。震前，县城测量控制网为一个简易独立坐标系，仅10余个二级控制点。震后，控制点受损，精度得不到保证。同时，很多地方接收不到GPS卫星信号，加之地质灾害频发，开展测量工作难度较大。

3 震后理县应急测绘基准的建立

3.1 设计的基本思想

充分考虑震区灾后的实际，因地制宜，建立新的理县独立坐标系统，作为理县灾后重建之规划、设计、施工应急基础测绘基准。确保控制网点埋设基础稳定、测量安全、方便应急使用。保证较高的控制网内部精度，并且利于控制点长期保存和将来与国家基本控制点联测及扩展。

(1)控制网布设与等级

理县应急测绘基准分两级控制，即E级GPS控制网测量和一级GPS控制网测量，共布设E级GPS控制点8个、一级控制点22个。采用四等水准测量联测E级GPS控制点与一级GPS控制点共24个。

(2)平面坐标系统、高程系统的选取

理县应急测绘基准平面采用独立坐标，参考1980西安坐标系及其椭球参数，按任意带高斯正形投影，中央子午线为103°10′。以实测G03的大地坐标换算其任意带1980西安坐标，假定其为坐标起算点；高程采用独立高程系，以理县城建规划局指定点位(G08)为假定高程起算点。

(3)城市平均高程面上成果的换算

因理县海拔较高，测距边投影变形甚大，远远超出城市测量规范对长度变形不超过 2.5 cm/km的规定。结合实际并经计算，选取 1 850 m高程面作为理县城市平均投影高程面，并将GPS平差的坐标统一换算至该高程面，实际使用时应采用抵偿高程面成果。坐标换算公式为:

式中，X、Y为换算前点的坐标，Xp、Yp为换算后抵偿高程面上的坐标，X0、Y0为换算前点所在坐标系中长度变形被抵偿的点(理论中心点)的坐标，H为抵偿面的高程值，R为地球平均曲率半径。

3.2 理县应急测绘基准成果精度

理县应急测绘基准成果质量可靠。GPS网联测所构成同步环、异步环检核条件充分，图形强度较好。E级GPS网中每个时段观测时间都大于40 min，GPS网平均每点设站1.9次。一级GPS网每个时段观测时间都大于30 min，GPS网平均每点设站1.6次。每个时段至少有4颗以上分布均匀的有效观测卫星，PDOP≤6。采用中海达Hi－Targat 3.0软件进行基线处理与平差，基线解算结果全部采用固定双差分解，未出现粗差及错误，基线的质量可靠。

高程系统采用独立高程系，利用清华山维NASEW V3.0严密平差程序以测段长度定权进行平差。

(1)E级GPS网精度统计

同、异步环闭合差检核 表1

WGS－84坐标系中的自由网平差精度统计 表2

二维约束平差精度 表3

(2)一级GPS网精度

同、异步环闭合差检核 表4

WGS－84坐标系中的自由网平差精度 表5

二维约束平差精度 表6

(3)GPS网高程拟合

由于地形限制及其他实际情况的影响，未能对E级GPS控制点G02、G04、G05、G07和一级控制点I14、I22联测四等水准。但以G01、G03、G06、G08及20个一级点的高程起算，采用了GPS网高程拟合法，解算了上述6个点的拟合高程。通过对已联测四等水准的24个点的水准高差与相应GPS拟合高差进行比对，其高差之差最大不超过±3 cm。因此，拟合高程的使用可视情况而定，未联测四等水准的上述6个点的高程除不可直接用于其他等级高程控制起算和要求较高的工程测量外，对地形碎部测量影响不大。

(4)四等水准平差精度

水准路线总长为21.8 km，构成附合或闭合环3个，共27个测段，联测E级GPS点4个，一级GPS点20个，共联测点24个。水准网网型合理，观测方法正确，平差精度高，成果可靠。

水准网平差的基本情况 表7

水准网环线闭合差 表8

3.3 抵偿高程面上成果的检核

选取了长度变形较大、有代表意义的4条基线边进行实地检核。测距边经仪器常数改正、气象改正与倾斜改正后，得到实地点与点之间的水平距离，将其与抵偿高程面平面坐标反算边长比较，如表9所示。

基线边实地检核比较 表9

可见，采用抵偿高程面坐标科学、合理，符合城市测量规范对长度变形限制的要求。

4 结 语

理县震后应急测绘基准建立时，充分考虑了其精度规格、实用性、便于长期使用和将来控制网的扩展等多方面因素。目前，该应急测绘基准能完全满足震后县城规划、设计、施工之需。未来，若城市规模扩张，分布较密、较均匀和利于长期保存的控制点为控制网的扩容、改造预留了较大空间。同时，根据理县县城建设和发展的要求，建议利用网络GPS等技术手段将该应急测绘基准网与国家测绘基准点联测挂接。

[1]CJJ 8－99.城市测量规范[S].

[2]李云星.平面坐标系统确立的思路与方法[J].测绘标准化，2007，41(4)

Application of Analysis to Establish Surveying Benchmarks of Lixian County City for Emergency after the Earthquake

Li YunXing
(The First Surveying and Mapping Institute of Hunan Province，Hengyang 421000，China)

After“5.12”Wenchuan especially big earthquake，the survey datum of LIXian County city suffers the heavy losses.after the disaster，reconstructs is urgently needed a set of perfect survey datum.from Practice，the emergency survey datum of LIXian County city is scientific and practical，and this survey datum plays the influential role in the construction of LIXian County city.

Surveying benchmarks；control net；results precision；Emergency

1672－8262(2010)05－118－02

P226.3

B

2010—02—21

李云星(1967—)，男，高级工程师，主要从事信息化测绘技术与GIS应用等工作。