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摘要：经济的发展和科技的进步，促进地下综合管廊的测量也发生了日新月异的变化。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。本文就无定向导线在地下管廊测量中的应用展开探讨。
关键词：地下管廊；无定向导线；可靠性
引言
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，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。
1无定向导线的传统观测、计算方法及其弊端
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：（1）先任意假定第一条导线边A1方位角值，如图1（a）假定为90°，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LAB'和假方位角αAB'；（3）根据A、B两点的坐标，通过坐标反算可得真闭合边长度LAB和真方位角αAB，由此可计算（真、假）方位角差θ（θ=αAB－αAB'）和（真、假）闭合边长度比R（R=LAB/LAB'），R的值应该接近于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，1/T=LAB－L'AB/∑D；（4）若T在允许范围内，可根据方位角差θ将导线各边的假定方位角改算为真方位角，根据闭合边的长度比Ｒ可以计算长度改正后的导线边长；（5）用改正后的边长和方位角计算各边的坐标增量，然后，根据A点的坐标可得出各未知点的坐标，最后，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。无定向导线的粗差主要来源于孤立点的粗差、观测量的粗差和计算的粗差。若因没检查A、B两孤立点的可靠性且其中含有粗差，外业完成后内业计算时因LAB错误引起T超限，但测量人员一般会认为是观测量错误而引起，则会造成大量无谓的计算检查和外业返工，费工费时。若水平距离D12含有粗差（D12为与AB大致正交的导线边），或如果水平角β6'含有粗差（导线中6号点位于导边线附近），仍可得出T没超限的结论，但观测量或计算本身却含有粗差。
图1传统无定向导线测量图
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GPSRTK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2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：
3提高无定向导线可靠性的思路
在采用无定向导线传统观测前，若能得出与两个孤立点都通视或者分别只与一个孤立点通视的点，如图1（b）中的W点或图1（c）中的C、D点（以下简称为“通视点”），采用对边测量或测角测距的方式进行两孤立点间的距离校核，能提高孤立点的可靠性；然后采用后方交会或计算的方式得出“通视点”的平面坐标，再在无定向导线观测的同时采用全站仪“导线测量”特殊测量功能，能提高无定向导线观测、计算的可靠性。
4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。
结语
在可以保证起算点的精确，尽量布设无定向导线网，或者在单条导线中添加多余检核条件，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。
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论文作者:田成
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第11期
论文发表时间:2019/1/3
标签：导线论文; 方位角论文; 坐标论文; 测量论文; 地下论文; 边长论文; 高程论文; 《建筑细部》2018年第11期论文;