浅谈无定向导线在地下管廊测量中的应用

白小刚（长沙市规划勘测设计研究院，湖南长沙410000）

浅谈无定向导线在地下管廊测量中的应用

白小刚（长沙市规划勘测设计研究院，湖南长沙410000）

随着地下管廊建设的不断推进与发展，给测量工作者带来了各种新的问题。本文结合实例介绍了无定向导线测量技术在地下管廊测量中的应用，分析了产生主要误差的几种来源，并根据实际情况提出了具体的解决方案。

地下管廊；无定向导线；可靠性

1 引言

随着国家推动地下综合管廊建设，地下综合管廊的测量也发生了日新月异的变化。城市地下综合走廊，是实施统一规划、设计、施工和维护，建于城市地下用于铺设市政公用管线的市政公用设施。也就是在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯，燃气、供热、给排水等多种市政工程管线置于其中，并设有专门的检修口、吊装口和监控系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”[1]。

城市地下综合管廊与传统的地下直埋管线对比，具有检修井间距较远，内部有一定坡度、长距离、隧道空间小、曲线段多、曲线转弯半径小等特点。这就造成了不能采用传统的“调查”+“测量”的方法管线成图，需要进入到综合管廊的内部进行测量。而进入到地下测量，就涉及到如何将地面坐标系统传递到地下。坐标传递方法主要有一井定向、两井定向和陀螺仪定向法[2]，一井定向虽作为一种传统的竖井联系测量方法（主要用于山岭隧道、矿山、地铁类工程），但存在设备笨重、作业较为复杂、时间长、劳动强度大、易受外界环境的影响等缺点。陀螺仪定向法主用采用陀螺仪的可定向真北方向特点来定向，主要用于贯通工程的建设，但陀螺仪价格昂贵，对于地下管廊的测量而言，性价比不高。因此，针对地下综合管廊地下埋深一般在5～10m左右，且地面有检修井，宜采用两井定向方法。

2 基本原理

两井定向的外业分为：投点、地面和地下连接测量。投点与地面连接测量可同时进行，利用网络GPS RTK技术取得该点平面坐标及高程，采用激光铅垂仪进行投点，高程采用钢尺量距的方法。地下连接测量由于无起始方位角，也称为无定向导线。

如图1所示，传统的无定向导线两端均未能连测已知方位角，仅能观测各导线边的水平距离和各转折角。计算时是根据起点、终点的已知坐标，间接计算起始方位角。具体计算方法和步骤如下：

图1

（1）先任意假定第一条导线边A1方位角值，根据导线各转折角推算各导线边的假定方位角；

（2）根据导线观测边长和方位角计算各边的假定坐标增量，并取其总和，再通过坐标反算可得假闭合边长度s′AB和假方位角a′AB。

（3）根据A、B两点的坐标，通过坐标反算可得真闭合边长度sAB和真方位角aAB，由此可计算（真、假）方位角差△a（△a= aAB－a′AB）和（真、假）闭合边长度比，R的值应该接近于1（理论上R值应等于1），无定向导线的精度指标可以用导线全长相对闭合差T表示：

（4）若T在允许范围内，可根据方位角差△a将导线各边的假定方位角改算为真方位角，长度改正后的导线边长可根据闭合边的长度比R来计算；

（5）根据改正后的边长和方位角来计算各边的坐标增量，然后，由A点的坐标可得出各未知点的坐标。最后可用推算出的B点坐标与B点的已知坐标比较作为计算校核。

3 实例分析

以长沙湘江新区雪松路地下管廊工程为例，经现场踏勘，整个地下管廊长约700m，有3个检查井，三个检查井之间互不通视。如果按常规方法进行测量，会出现传递方法繁琐，效率低下，作业时间长，劳动强度大，且占用巷道时间长等缺点。由于此项工程工期较紧，选择采用无定向导线测量方法进行导线测量（采用无定向导线方法操作简单，速度快，既能保证精度有确保了效率）。

在检修井A架设三角架，采用激光铅垂仪向下投点TK1，再架设GPS仪器测得TK1平面位置及高程，高程通过钢尺量距传递到地下，同理在检修井B、C中，测得控制点TK2、TK3的坐标和高程，完成投点及地面坐标传递。

在支点架设全站仪，联测控制点TK1，并向前布设图根控制点，采集地下管廊的断面点，及相关特征点，利用全站仪内存记录各极坐标点的原始数据 （边长、角度、高差和垂直角等），最后联测到控制点TK2、TK3，形成2条无定向导线。

内业处理运用南方平差易PA2005，经过平差后计算出各图根导线点坐标与高程，再通过我单位内业处理软件计算出各极坐标点，经过展点绘图，形成地下综合管廊平面图、断面图等数据成果。

无定向导线与附合导线主要缺点在于没有角度检核条件，主要误差也来源于角度，所以在观测过程中，需观测左角、右角和提高测角精度，并尽可能增加检核条件，例如本项目通过增加已知点数量，排除粗差的存在，提高了无定向导线的可靠性。

4 总结与展望

利用无定向导线测量地下管廊是一种可行有效的方法，特别对地下管廊曲线段或者转角处的测量，有很大的帮助。但仍需注意的是，因为没有起算边的已知方位角，无法进行角度检核，缺乏多余观测，若有粗差存在，导线计算结果的精度和可靠性将无法保证。

在能够确保起算点的准确，尽量布设无定向导线网，或者在单条导线中增加多余检核条件，提高它的可靠性。那么在地下管廊的测量中，将大大的提高工作效率，减轻劳动强度，提高劳动生产率，进而推动城市的地下空间建设快速发展。

[1]薛伟辰，胡 翔，王恒栋.综合管沟的应用与研究进展[J].特种结构，

2007（1）：96～99.

[2]李青岳，陈永奇.工程测量学[M].北京：测绘出版社，1995.

P624

A

2095-2066（2016）35-0125-02

2016-10-20

白小刚（1983-），男，工程师，本科，主要从事市政工程测量工作。