一種多公共轉點側方交會導線測量方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及工程測量技術領域，尤其是涉及一種在地下洞室狹窄、通視距離短、導 線延伸路徑變化的多公共轉點側方交會導線測量方法。
【背景技術】
[0002] 工程測量中的導線測量，是在通視的導線點上設站置鏡，測量相鄰導線點間的角 度距離，用角度計算出延伸導線邊的方位，用距離和方位計算延伸導線點的坐標。在地下洞 室與隧道工程中，目前還只能采用導線測量方法傳遞坐標方位，導線測量精度不足會影響 隧道準確貫通，影響工程進度與質量，甚至給工程造成經濟損失。
[0003] 導線測量的精度取決于測量角度和距離的精度、儀器對中和外界條件如旁折光影 響等因素，因為沒有多余檢核條件，單一形式的導線傳遞的可靠性較低；為了增加多余檢核 條件與提高精度，發(fā)展了雙導線形式、導線環(huán)網與交叉導線等形式的導線測量方法，測量精 度仍然受到儀器與棱鏡對中（導線距離越短對中誤差影響越大）以及旁折光等外界因素的 影響，特別是短距離條件下，儀器與目標棱鏡的對中誤差對測量結果影響顯著。
[0004] 狹窄地下洞室工程中多有曲線，布設的導線通視距離較短，受到儀器與棱鏡對中 誤差的影響，導線方位測量精度難以提高，影響隧道貫通精度。
[0005] 在高速鐵路工程測量中有一種自由測站邊角交會測量方法，要求在鐵路延伸方向 兩側成對布設控制點，點對縱向距離大致60m，橫向點間距離大致12m左右，采用強制對中 設備安置目標棱鏡，儀器在鐵路中線上任意設站，站間距一般約為120m，觀測前后2~3對 控制點（左或右單側為4~6個點，左右雙側為8~12個點）的角度距離，通過平差計算 得出每個導線點的坐標。這種方法適合于直線及大半徑曲線、通視距離較長的鐵路工程，隧 道施工期間的斜井或平導等輔助導坑斷面尺寸較正洞窄，因寬度不夠無法布設這種導線， 更無法適應地下洞室延伸路徑變化；如改造成本發(fā)明所述的導線形式則僅用單側點，多余 觀測點數會不足（用于傳遞的點數僅2~3點），可靠性不夠，精度不高；同時該方法數據 處理時先對觀測數據進行質量檢查，然后進行平差處理，沒有對粗差進行識別與剔除，雖然 有一定的多余觀測數，但處理結果仍可能會受到粗差的影響，因此其應用仍受到一定限制。

【發(fā)明內容】

[0006] 針對現有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種使得導線傳遞多余觀測數足夠、避免 旁折光影響、傳遞過程中避免儀器和棱鏡對中誤差影響、在狹窄地下洞室中以及導線延伸 路徑任意變化情況下也能實施的、精度與可靠性均能得到保證的多公共轉點側方交會導線 測量方法。
[0007] 本發(fā)明采用的技術方案為：
[0008] -種多公共轉點側方交會導線測量方法，采用多點構成網形整體傳遞坐標，公共 轉點上儀器與棱鏡不需對中，對測量的距離值施加棱鏡常數、測距儀常數及氣象因素改正， 用穩(wěn)健估計方法識別與處理含有粗差的觀測數據，用坐標轉換方法計算得到所傳遞導線點 的坐標，具體實施步驟為：
[0009] 第一步，在導線起始邊到結束邊的延伸路徑上，布設至少兩個測站點；在相鄰測站 點之間，于測站點連線方向的左側或右側，按均勻間距布設若干個公共測量轉點；
[0010] 第二步，在起始導線邊的一點上架設全站儀，在導線點和測量轉點上架設棱鏡，測 量各點的方向值、斜距值與天頂距值；根據測站方向平差值與平距平差值，以及起始導線點 的坐標方位，計算測量轉點在導線坐標系中的整體坐標；
[0011] 第三步，測站迀至下一測站；保持與上一測站間的公共轉點的棱鏡不動，僅旋轉棱 鏡方向供全站儀照準測量，同時在與下一測站間的公共轉點上架設棱鏡；依次在布設的各 測站點上架設全站儀，測量該測站與上一測站和與下一測站間的所有測量轉點的方向值、 斜距值與天頂距值；觀測完成后迀至下一測站；
[0012] 第四步，建立以測站點為原點的平面獨立坐標系，將斜距化算為平距，把該測站測 量的各點方向值作為方位值，計算在該測站中所有觀測點的獨立坐標；根據相鄰測站間公 共轉點的兩套坐標即測站獨立坐標和在上一測站計算得到的整體坐標，用最小二乘間接平 差方法和穩(wěn)健估計方法，平差計算出獨立坐標轉換到整體坐標的平移、旋轉坐標轉換三參 數；并用這三個坐標轉換參數轉換測站點和與下一測站間的公共轉點的獨立坐標為整體坐 標；
[0013] 第五步，按上述第三步、第四步的方法進行觀測與計算，直到觀測最后一個測站， 觀測與上一測站間的公共轉點與兩個導線結束點，計算轉換參數，并轉換得到導線結束邊 兩點的整體坐標，完成導線延伸傳遞工作。
[0014] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第一步中，保證在相鄰測站上均能重復觀測到 兩測站之間相同的5~7個公共測量轉點。
[0015] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第一步中，相鄰測站間的公共轉點按均勻間隔 布設。
[0016] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第一步中，相鄰測站間的公共轉點布設在測站 連線的左側或右側。
[0017] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第一步中，測站與測量轉點通視，測站間不需要 通視，公共轉點間也不需要通視。
[0018] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第一步中，測站點與相鄰測站觀測的公共轉點 不埋設實際點位，公共轉點僅作為導線坐標與方位的傳遞中介，觀測時棱鏡不需對中。
[0019] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第一步中，測站點與相鄰測站觀測的公共轉點 埋設實際點位，公共轉點作為傳遞坐標點，觀測時棱鏡需對中。
[0020] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第二步、第三步和第五步中，采用高精度的智能 型全站儀，進行自動觀測。
[0021] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第二步、第三步和第五步中，采用在觀測點上架 設精密棱鏡。
[0022] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第二步、第三步和第五步中，對觀測的斜距值施 加棱鏡加常數、全站儀測距加常數、乘常數以及溫度、氣壓氣象因素改正。
[0023] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第四步中，計算出獨立坐標轉換到整體坐標的 平移參數ΔΧ和ΔΥ以及旋轉參數Δ α三個坐標轉換參數。
[0024] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第四步中，按最小二乘間接平差方法計算坐標 轉換參數。
[0025] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第四步中，采用穩(wěn)健估計方法識別與處理測量 粗差。
[0026] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第四步中，檢查平差后沒有粗差的點數不少于5 個，粗差點不能出現在公共轉點兩端，且平差的驗后中誤差小于設計的限值。
[0027] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第四步中，用平差計算出的平移參數ΛΧ、ΛΥ 以及旋轉參數Δ α三個坐標轉換參數轉換獨立坐標為整體坐標。
[0028] 下面再詳述本發(fā)明的每個步驟：
[0029] 1、在導線起始邊到結束邊延伸路徑上布設至少兩個測站點，測站點間無需通視； 在相鄰測站點連線方向的左側或右側，按均勻間距布設5~7個公共測量轉點，保證在相鄰 測站上均能觀測到這些公共轉點；這些公共轉點構成網，用以整體傳遞坐標；公共轉點間 不需要通視；如果需要利用測量轉點的坐標，則埋設這些測量轉點，否則不需埋設點位；隧 道中測站點與公共轉點間的視線偏離坑壁，避免隧道坑壁的旁折光影響；
[0030] 2、測量的第一測站，在起始導線邊兩點的一個點上，對中整平高精度智能型全站 儀進行置鏡，在起始導線邊另一點整平對中架設精密棱鏡，在與下一測站之間的所有公共 轉點上整平架設精密棱鏡；如果需要利用測量轉點的坐標，則架設棱鏡時需要對中，否則不 需對中，避免傳遞過程中的對中誤差；按全圓測回法自動測量各點的方向值、斜距值與天頂 距值，且測量數個測回，自動測量和測量多測回保證測量精度；將各方向點各測回的方向 值歸算到相同零方向，取各測回方向值的平均值；對測量的斜距施加棱鏡加常數、全站儀測 距加常數、乘常數和溫度、氣壓氣象因素改正計算，提高測距精度；將斜距劃算為平距，并 取各測回平距的平均值；根據計算得到的方向值平均值與平距平均值，以及起始導線點的 坐標方位，按極坐標法計算出第一測站與第二測站間的公共轉點在導線坐標系中的整體坐 標；
[0031] 3、測站迀至下一測站置鏡，如果需要利用測站點位的坐標，則需要儀器對中測量 點位，否則不需要對中；保持與上一測站間的公共轉點的棱鏡不動，僅旋轉棱鏡方向供全站 儀照準測量，削弱了棱鏡對中誤差；同時在與下一測站間的公共轉點上架設棱鏡；依次在 布設的各測站點上置鏡，按全圓測回法測量該測站與上一測站和與下一測站間的所有公共 轉點的方向值、斜距值與天頂距值，并測量數個測回；觀測完成后迀至下一測站；
[0032] 4、除第一測站外的各測站，建立以測站點為原點的平面獨立坐標系，把該站測量 的各點方向值作為方位值，根據計算的平距值，計算在該測站中所