定向精度（精选4篇）
定向精度 篇1
现代科技的进步给摄影测量注入了新的活力, 硬件技术的进步让这个学科有了长足的发展空间。传感器方面, 数码相机的出现给摄影测量带来了一场革命[1]。一方面影像从获取到生产完成了无缝衔接;另一方面, 不像传统的胶片影像, 数字影像的拍摄不受限制。面阵数码相机及三线阵推扫式数码相机的发展及应用, 高分辨率影像广泛出现在摄影测量领域, 使得像点的量测精度大大提高了。搭载平台方面, 相比于传统运输机, 更多轻小型飞行平台已经应用于航空摄影测量[2]。随着我国城乡建设的不断发展, 有关旧城改造、新城规划、城郊土地资源的综合利用和环境监测等工作已经成为有关部门迫切需要解决的问题, 这就需要以最快的速度, 在特定的区域内提供现势性强的各种专题图。轻型航摄平台具有易操控、低成本等优点, 能够容易地完成这类航摄任务。但由于其存在姿态不稳定的问题, 会造成影像之间存在较大的倾角[3], 其定向精度与传统影像定向精度会存在差异。本文就将针对大倾角影像立体像对的相对定向精度予以分析。
1 相对定向精度评定方法
1.1 传统影像相对定向精度评定
传统的影像相对定向是以立体模型的上下视差为观测值[4], 如:
以式 (1) 为函数模型进行线性化展开迭代求解的。其中, N, N'分别为左右影像上同名像点的点投影系数, 。符号的具体意义以及具体解法可参见文献相关内容。传统的相对定向过程中, 是将上下视差视为等精度不相关观测值, 对式 (1) 构建误差方程并进行最小二乘求解的。在与像点量测相当的尺度上, 即当BX=X-X'时, 平差模型的单位权中误差小于1/3像素, 即认为满足了构建双像立体的精度要求。
1.2 大倾角影像相对定向精度评定
常规影像相对定向的精度是通过统计上下视差来评定的, 但严格的说, 模型点的上下视差是像点坐标的函数, 与该点的位置有关, 将其视为等权观测值是不严格的。而且, 对非常规航摄影像, 传统的估计模型基线的方法不再适用。因此, 需要针对非常规航摄影像的相对定向提出更为合理的精度估算公式。
在影像量测过程中只有像点坐标是最原始的观测值, 并且可以视为等权观测值。在相对定向时, 应以像点量测的精度作为单位权精度, 估计上下视差的精度, 并计算上下视差的权, 将其作为不等权观测值, 对误差方程进行最小二乘求解。此时平差模型的单位权中误差即代表了像点量测的精度。
1) 模型基线BX的取值。由于构建立体模型时, 模型的大小是可以任意指定的。从式 (1) 可以看出, 模型点的上下视差是与模型基线BX成正比的, 为了让上下视差能更好的反映像点的量测精度, 也便于计算, 令并计算BX。这一计算式与传统的基线估计式相符, 因为对常规航摄影像BZ≈0, Z≈Z', 于是由BX=X-X'可以得到N=1。对非常规航摄影像, 需要根据相对定向元素的初值来对BX进行计算。
2) 上下视差的定权。结合影像的具体情况, 估计像点量测的先验精度σ0, 并以此作为单位权中误差。根据提供的相对定向元素初始值, 由误差传播定律计算该点对应的上下视差的精度σQ, 并由此确定上下视差的权:
3) 单位权以及上下视差权的变更。在最小二乘平差迭代过程中, 每次迭代结束都按式 (2) 计算一次单位权中误差, 并根据此次迭代后更新的相对定向元素重新计算模型的基线以及各点上下视差的权。当迭代收敛结束时, 所得的单位权中误差应与像点量测的精度相当。
2 试验与分析
2.1 试验设计
共设计了两组试验, 其中试验A探讨了各种立体像对条件下影像量测精度。模拟影像按照UCD相机的参数设置, 主距为100.5 mm, 像幅为7 500×11 500像素, 像素大小为9μm, 按1∶5 000的摄影比例尺要求设置航高。对3个区域进行了影像模拟, 其中a, b区为平地区域, c区为丘陵地区域, 对各个区域首先模拟了一幅水平的基准影像, 并以基准影像为基础模拟了常规航摄影像 (1~4) 、大倾角航摄影像 (5~8, 倾角约为10°) 和大旋角航摄影像 (9~12, 影像旋角约为20°) 与之构成重叠度满足要求的立体像对。基准影像空间后方交会的中误差为0.3μm, 可近似认为像点和地面控制点无误差。试验B用于估计各种影像条件下相对定向的精度, 模拟了3组影像, 像素大小为9μm, 其中包括一组常规影像, 一组影像旋偏角较大, 一组影像倾角变化较大, 每组各取19个立体像对, 采用1.2节的相对定向方法进行相对定向元素的求解, 采用影像模拟值与量测值求差估计像点量测精度, 采用传统的相对定向精度估计方法对上下视差的精度进行估计。
2.2 影像量测精度试验及分析
采用相对定向的方法对基准影像和被测影像进行像点量测精度估计, 图1给出了立体像对上下视差的中误差曲线。
图1给出了本组试验中各影像匹配点的精度曲线。可以发现:
1) 对常规影像的像点自动量测精度较高, 平均精度可达到1.5μm~2.0μm, 约为1/6像素, 这表明对常规航空影像的匹配精度可以达到接近1/6像素的精度。2) 由于大倾角影像间存在一定的几何变形, 其自动量测精度约为2.5μm~3.0μm, 接近为1/3像素, 低于常规影像的精度。这表明对倾斜角度为10°左右的影像, 其匹配精度大约为1/3像素。3) 对大旋转角影像的自动量测精度在3.0μm~3.5μm, 个别影像超过3.5μm。这表明对影像间旋转角较大的立体像对, 其匹配精度较低, 约为1/3像素, 个别影像可能达到0.4像素。4) 对比各摄影条件下的影像自动量测精度, 可以发现, 对覆盖丘陵地的c区影像, 自动量测的精度相对于平地区域影像偏低, 但总体相差不大。
通过这组试验结果, 我们可以估计最小二乘影像匹配用于影像自动量测的精度, 对常规影像的量测精度一般为1/6像素, 对非常规影像的量测精度平均在1/3像素, 个别可能达到0.4像素。
2.3 影像相对定向精度试验及分析
从图2可以看出:
1) 常规航摄影像的像点坐标量测精度约为1.6μm, 大旋偏角影像的像点坐标量测精度约为2.6μm, 大倾角影像的像点坐标量测精度约为2.9μm。由于影像的像素大小为9μm, 这一结果与2.2中关于影像匹配的精度估计值是相符的, 也通过更多的数据表明对影像匹配精度的估计是有意义的。
2) 常规影像上下视差的平均精度约为2.4μm, 是像点坐标量测平均精度的1.5倍左右, 并且从图2a) 可以看出, 各点的上下视差精度与像点坐标量测精度几乎成比例关系。这可以从理论上说明, 从式 (1) 来看, 对常规影像N'≈N=1, 又σY≈σY'≈σ, 于是从误差传播定律可以得到:
即对常规航摄影像, 其上下视差的精度约为像点坐标量测精度的1.4倍, 与本试验中相差1.5倍接近。
3) 对大旋偏角航摄影像, 其上下视差精度约为像点坐标量测精度的1.5倍。与常规航摄影像的定向结果类似。实际上当影像仅发生旋转时, 仍有N'≈N=1和σY≈σY'≈σ, 类似的, 上下视差的精度约为像点量测精度的1.4倍。
4) 对大倾角航摄影像, 上下视差的精度波动较大, 与像点坐标量测精度的关系无法用一固定比例来估计, 这主要是因为两者间的关系会随着影像倾角的变化而变化。当影像间仅存在倾角θ时, 可采用式 (5) 近似估计上下视差精度与像点量测精度的关系:
3 结语
本文通过严格分析大倾角影像立体像对上下视差的计算方法, 并通过仿真影像估计影像相对定向的精度。对常规影像和大倾角影像, 不能按照传统的上下视差估计公式来计算, 而应顾及基线长度变化和由影像倾角引起的单位权的变化, 从而实现具有针对性的精度估计。通过仿真影像试验, 验证了在各情况下, 立体像对的上下视差与像点量测精度呈一定比例关系, 但各情况下的比例不相同。最后, 根据影像位置、姿态的初始信息, 给出各情况下立体模型上下视差的精度估计式, 可以指导实际的生产工作。
参考文献
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[4]张剑清, 潘励, 王树根.摄影测量学[M].武汉:武汉大学出版社, 2009.
定向精度 篇2
由中铁十八局承建的GZH-2标, 地处东莞市南城区范围内, 南起广深高速公路高架桥, 东至东莞大道与西平二路交汇处。里程为:GDK9+736.940 (惠台) ～GDK14+917。主要工程量有:路基93.1 m, U型槽段405 m, 明挖1 165 m, 盾构区间6 581 m, 暗挖段924 m, 新城中心站237 m。U型槽段、明挖段工程位于白马村、周溪村境内;盾构区间主要穿过民房、厂房、市政道路、立交桥等公用设施;暗挖段位于西平二路;新城中心站位于科技路和规划二路交叉口。暗挖和盾构属于地下工程, 没有斜井。导致盾构段和暗挖隧道主要是通过竖井提供工作面进行掘进和开挖施做。如何保证井下开挖和掘进按设计线路进行, 就成为施工的首要问题。竖井联系测量的目的就是将地面控制网的坐标和方位角以及高程按要求精度准确地传递给井下导线, 为施工提供依据。
2 莞惠城际轨道GZH-2标联系测量作业方法
根据规范要求, 借鉴其他类似项目经验, 结合本项目实际情况, 确定采用一井定向, 联系三角法作为联系测量的主要方法。根据井的深度, 选用吊锤重量为20 kg, 0.3 mm高强度钢丝。首先选定井上井下近井点位置, 悬挂好钢丝, 挂好吊锤, 吊锤放在装有机油的桶中, 以减少钢丝的摆动。用钢尺简单丈量三角形b、a和b'、a'的边长, 调整好位置, 使b、a和b'、a'之比值<1.5。2条钢丝与近井点之间的夹角A、A'<1°。如图1所示:
确定钢丝与吊锤处于自由状态, 与其他物件没有接触后, 贴上反射片, 调整好反射片与仪器的距离和高度。竖井内停止一切施工, 关闭通风机, 人员停止走动, 将影响钢丝摆动的因素减小到最低。吊锤静止30 min后开始测量。高程联系测量首先布设近井水准网。我单位目前使用徕卡NA2+GPM3测微器和宾得FAL-320水准仪, 根据《国家一、二等水准测量规范》要求规定, 可以满足二等水准测量精度要求。今年6月份我测量组完成了竖井水准网的外业观测及内业计算。经检核完全符合《国家一、二等水准测量规范》中各项指标规定。
如图2所示, 为竖井的高程传递, 将钢尺悬挂在井口稳定处, 下端挂5 kg重锤, 在地面上和中段内各安置一台水准仪, 分别读取地面点A和中段内水准点B的水准尺读数a和b, 并读取钢尺读数m和n, 则可根据已知地面水准点A的高程HA, 求得水准点B的高程HB。
3 一井定向及二井定向分析
由于在进行隧洞竖井作业当中实施隧洞联系测量工作, 从而统一井上下坐标, 再对井上下对照图进行绘制。借助对照图, 不但能够指导井下工程作业, 还能够了解地下巷道与地面建筑两者之间的关系。所谓的竖井联系测量就是有效联系起井下测量与地面测量, 使地下平面控制网和高程控制网与地面有统一的平面坐标和高程, 通常联系测量可以区分为高程联系测量与平面联系测量两种。其中平面联系测量也可以称之为隧洞定向, 也就是将地面上的平面坐标与方位角向井下巷道中全站仪导线起始边线上实施传递, 这样就使得竖井的上面与下面都是使用同一坐标系, 通常来说, 导向可以区分为一井导向与二井导向两种形式。
从定义上来看, 一井定向在几何定向是借助于一个竖井实施, 在竖井的井壁位置悬挂2根钢丝绳, 将钢丝绳的其中一端在地面上予以固定, 而另外的一端将定向专有垂球系上, 从而能够在定向水平进行自由悬挂, 随后根据地面所具备的坐标系统求出这2个垂球连线的方位角与平面坐标。与此同时, 还应该做到连接起井下永久点与垂球两者之间, 通过这样的措施, 就能够把地面的坐标与方向数据导入到井下, 从而能够实现定向的目标。鉴于此, 针对一井定向可以将其划分为2部分内容:一部分是从地面往定向水平投点;另外一部分则是连接在定向水平、地面上和垂球线。而二井定向则是指分别将一个垂球悬挂于2个井筒之间, 随后在井下与地面两个地方使用导线将2个垂球线间进行联测, 这样所起到的效果就是将地面坐标体系当中的方向与平面坐标向井下实施传递, 导致有着统一坐标系统在井下与地面上两者之间。
由于受到井筒条件的局限作用, 导致一井定向所具备的最大直径也只是4 m之内, 在这一过程当中, 对于井筒壁和钢丝绳两者之间的关系做到充分考虑, 要保持预留一定的距离在悬挂钢丝绳与井壁之间, 在2根钢丝绳之间要保存最大3 m的间距。而在二井定向当中, 则是在2个井筒内部分别悬挂2个垂球, 从此可以看出, 有比较大的距离存在于2个垂球之间。按照当前我国所开挖的竖井基本状况来看, 通常有着30 m左右的最短距离存在于实施二井定向的2个井筒之间, 通过与之前的一井定向所规定的2个垂球之间的距离进行对比发现得到极大的增加。这就使得投点误差能够做到最大限度的减少。
通常来说, 投点误差绝对不是二井定向的主要问题。相对来说, 这属于二井定向所体现出来的最大优点, 这就使得如果隧洞竖井具备实施二井定向的条件, 必须实施二井定向, 通过对二井定向的实施, 能够做到对竖井联系测量精度的最大限度的提高。从所采取的方法上来看, 在投点方面一井定向和二井定向两者之间存在着一定程度的差别。在一井定向上2根钢丝绳悬挂在一个井筒内部, 实施测量的过程当中, 其弊端是对于井筒当中的所有生产活动必须全部停止。二井定向只需要在井筒位置悬挂1根钢丝绳, 在井筒的管子内悬挂钢丝绳。而这只需要在连接垂球和策略的角或者边的过程当中停止生产。从这可以看出, 一井定向策略占用井筒的时间比二井定向所耗费的时间更长, 由于二井定向使用单重锤稳定投点, 这样相对一井定向来说做到对时间的最大限度节约。
4 一井定向和二井定向两者存在的区别联系
根据上述所做的分析, 发现一井定向与二井定向两者之间存在着以下的区别与联系:
1) 由于一井定向有着比较低的精度, 并且占据着比较长时间的井筒时间。从现实情况来看, 一下子建立起2个竖井的比较少, 即便是做到对2个竖井建立, 可是要贯通竖井则必须借助于测量工作的指导作用, 则必须实施竖井联系测量。只有做到一井定向测量的实施, 凭借一井定向策略工作, 才能做到将地面坐标系统向井下进行传递;只有做到竖井施工指导, 才能做到贯通在隧洞当中。
2) 一井定向和二井定向有着不同的井下连接测量方法。由于一井定向往往都是使用三角形连接法, 也就是对于三角形的连接角、一个内角以及三条边进行测量, 随后借助于余弦定理求出整个三角形的剩余2个内角, 三个内角和相加来对三角形闭合差的计算, 从而对井下联系测量精度做好检验, 通过计算误差范围之内的平差, 做到对于各个角度的求出。凭借导线计算方法对支导线测量结果的推导。隧洞当中计算结果不检查条件。二井定向是借助于无定向支导线从一个已知点推导到另一个竖井当中的已知点, 凭借两个已知点推算出两坐标点方位角, 按照计算方位角和推算方位角之间的差额, 以便对无定向导线方位角的校正, 再对隧洞内部的各个导线点坐标进行改正。
5 结语
综上所述, 凭借对一井定向和二井定向这两种方法进行比较, 则能够了解到一井定向往往都在一井隧洞当中的竖井测量, 根据与二井定向相比, 有着比较低的测量精度, 基于当前的现实情况来看, 在隧洞施工当中比较多的运用一井定向, 但是, 如果隧洞有两个竖井已经贯通的情况下, 并且有着比较高的精度要求, 则使用二井定向。
摘要：通过对隧洞项目测量作业方法的分析, 立足于此基础, 比较一井定向及二井定向的连接方法, 探寻两种方法所具备的优缺点, 并且针对这两种方法的精度进行比较, 相信对于相关课题的研究有一定的借鉴作用。
关键词：一井定向,二井定向,优缺点,精度
参考文献
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自动陀螺仪定向精度优化技术研究 篇3
本文针对AGT-1自动陀螺经纬仪特点,分析影响定向精度的主要因素,从影响自动陀螺经纬仪定向精度几个因素出发,提出陀螺经纬仪器的定位精度优化策略与优化方法,并在广州市轨道交通生产应用,取得了良好效果。
1 AGT-1自动陀螺经纬仪特点
AGT-1自动陀螺经纬仪采用悬挂式陀螺,在照准部固定状态下的对称测时法来确定陀螺北方向。 其核心技术是采用了光电读数装置,当陀螺光标通过分划板上以零刻划为对称轴的3条分划线+ K, 0, - K时进行测时。可以采用6点快测法或9点精测法进行数据处理,直接由光标通过分划线时的一系列时刻t解算出陀螺北方向值并进行精度评定。 AGT-1具有不需要预热时间、在通常遇到的风流和振动环境下仍能可靠工作、正常操作下没有返工、 操作简便、总重量轻、性价比高等优点,与近年国内外定向精度较高或快速陀螺经纬仪比较有明显的特点和优势。
2定向测量主要影响因素
仪器常数定义为天文方位角与陀螺经纬仪读数设备读定的方位角之差。现有规程要求要定向前后两次测定仪器常数,原因在于仪器常数不是一个恒量而是一个随时间、地理纬度和温度变化而变化的量。当仪器在一个不大的区域使用时,用来测定常数的已知边的天文方位角是不变的,而陀螺经纬仪读出的方位角值则主要与仪器的结构参数是否变化以及定向测量误差有关。有些影响常数的因素,可以通过规范的观测流程、细心操作和注意保护加以减少,如每次观测安装仪器时检查悬挂带零位校正情况,以及减少人为振动等。对因地点变化及陀螺的老化,则应进行及时测定常数加以克服。因此分析影响仪器常数变化的因素是提高定位精度的关键因素。
2. 1温度变化对仪器常数的影响
仪器常数取决于仪器本身光机电等结构参数的稳定性,受到温度的影响,不同的仪器受温度影响的程度不同。在一定的温度变化区间内,如果仪器没有受到较强的机械振动或伤害,在仪器精度允许的范围内可认为是不变的。
温度变化对于陀螺经纬仪定向精度的影响主要表现为两个方面,一方面是陀螺定向时外界环境温度的变化; 另一方面是陀螺经纬仪马达内部产生的温升。例如Gyromat 2000需要等待环境温度与仪器内部温度互差小于5℃才能够开始工作,当温度差为22℃时,等待时间长达103min。机内每分钟变温超0. 25℃时告警,结果作废同时建议不用前面测的结果。由此可见仪器内部温度与环境温度对仪器常数测定影响甚大。
由于陀螺马达都安装在气密式陀螺房中,在转子高速旋转时,它将与周围的气体介质发生粘滞摩擦, 从而产生风阻力矩。风阻力矩越大,陀螺马达克服风阻所需的功率就越大,因此产生的热量与温升也越高。 随着陀螺仪的内部温度变化,陀螺仪的中心由于结构材料膨胀系数的不同而发生位移,从而使陀螺仪的摆动中值产生漂移,进而影响其定向精度。
分析温度变化对仪器常数变化的影响是提高定位精度的关键点之一。
2. 2仪器常数的短期漂移
陀螺经纬仪的漂移主要有长期漂移和短期漂移。长期漂移的周期一般在数月或数年; 在实际测量中一般不顾及长期漂移,更多关注点在短期漂移。按时间顺序短期漂移一般分初级漂移、二级漂移、三级漂移。在实际操作中,更多关注如何使陀螺尽快进入更有规则的第二级漂移状态。每台仪器的仪器常数的长期稳定性是不同的,只有长期跟踪测量才可能精确地测定。
陀螺经纬仪一般需要采取预先悬挂陀螺,以便等到性能比较稳定的时段才进行定向。分析不同个体陀螺仪的短期漂移区间,在最佳稳定漂移区区间定向是提高定位精度的关键点之一。
3陀螺经纬仪器的定向精度优化策略
3. 1建立高精度室内陀螺经纬仪定向检测场
建立高精度室内陀螺经纬仪定向检测场是分析陀螺经纬仪常数变化规律和稳定性的基础性工作。 高精度室内陀螺经纬仪定向检测场具有良好观测环境条件,通过常数测定,掌握仪器常数是否变化、 变化的大小和规律。正常情况下,仪器常数每半年标定一次,执行测量任务前也应进行标定。经过长途运输或受剧烈震动、冲击后,也可在室内固定已知边上进行标定。
高精度室内陀螺经纬仪定向检测场建立需要注意的事项: 已知边由带有强制对中的室内仪器墩和永久性固定的照准目标构成固定边。固定边的方位角最好接近陀螺北方向。仪器墩上安置陀螺经纬仪,照准目标可以是照准误差较小的固定目标,目标也可以采用平行光管。固定边应该保持长期稳定,避免强烈温度变化的影响。
3. 2测定陀螺经纬仪的温度改正模型
由于陀螺经纬仪的机械设计原因无法消除温度变化影响,可以采用建立温度修正模型的方法解决。在高精度室内已知边上进行大量实验进行数据分析,建立仪器常数随环境温度变化的数学模型是减少温度影响的最佳途径。在仪器设计的适应环境温度的低温、 室温和高温条件下,计算仪器常数的平均值,检验其常数互差是否满足稳定性要求。通过大量实验数据分析表明,随着温度的变化,仪器常数大体上呈线性变化,同时仪器常数随温度变化具有可逆性。
数据分析证明,仪器常数的温度修正具有可行性。通过实施仪器常数的温度修正,减弱环境温度变化引起的常数漂移。本文采用大量实验数据,剔除粗差数据后采用最小二乘进行线性回归,建立仪器常数温度修正模型。图1为某台陀螺经纬仪的实验环境下的温度变化曲线,进而建立温度修正模型:
温度改正方程的标定参照仪器检定周期建议每年进行一次。
3. 3测定仪器随时间漂移曲线
一般情况可以认为仪器在短时间内是稳定的, 没有显著的突变发生。仪器长时间的稳定性及系统性的漂移规律,则可以由较长时间的连续观测结果的分析来确定。
本文对某型陀螺经纬仪在实验室进行了近长时间的连续观测,并将逆转点中值绘制成过程曲线, 逆转点中值的变化过程是一个由开机的初期到稳定期的变化过程,且具有一定的周期性。稳定期从开机后的20min左右开始,大约2h后进入衰减。
在实际操作中,可以通过开机一段时间后再进行观测,有利于进一步提高定向精度。确定仪器测值有无显著的漂移因素和选择最佳的观测时段,这将有利于提高定向精度。
3. 4减少环境风流和施工影响
AGT-1仪器中有特殊的抗风和抗振动设计,一般情况下其定向精度不受风吹和振动的影响。但陀螺经纬仪在较大的风吹和震动的影响下会产生晃动,无法读取时间或准确取得逆转点而导致返工, 所以定向时往往要在定向测量现场挡风和协调某些工种停工。
4生产应用
在广州市城市轨道交通某试验段,利用AGT-1自动陀螺经纬仪进行轨道交通地下巷道定向。按照现行的 《陀螺寻北仪通用规范》 ( GJB 2863 -1997) ,需要在定向前后两次与已知边比测,测定仪器常数。
工作步骤如下: ①当进入一个新的地区定向前,在该地区测定该陀螺仪在这个地区的跟踪周期。陀螺仪的陀螺部分维修或调整后,以前测得的跟踪周期不可用,也必须重新测定。②在已知坐标方位角的边上测量n次已知边的陀螺方位角,用以计算仪器常数。③在待定坐标方位角的边上测量n次待测边的陀螺方位角。④在同一固定边上,重复测定仪器常数。
本次跟踪周期采用507秒,三点测时法观测, 已知边和待定边各观测3个测回。在地面测定子午线收敛角。在地面GPS控制网测定仪器常数时地下与地面温度介于19℃ ~27℃; 温差8℃,仪器常数变化最大差值19. 4″,基本成线性变化,变化率为2. 3″ / ℃ ; 测量时间控制在开机后15min ~ 30min之间的稳定期; 通过温度改正和选定稳定周期,大幅度提高了定向精度和准确度。在整个观测定向过程中,严格按照陀螺经纬仪器的定向精度优化策略进行观测和数据处理,取得了良好的定向精度。测前测后三测回仪器常数平均值较差7″,符合规范不大于15″的要求。证明本方法技术可行,对于提高自动陀螺仪定向精度具有显著效果。
5结论
定向精度 篇4
8#支洞与主洞交点里程为 (隧) 16+079.514, 支洞长494.746m, 主洞上游施工分界点中线里程为 (隧) 15+419.39, 下游施工分界点里程为 (隧) 16+991.271, 全长1571.881m。主洞内有两个转角, 曲线半径均为45m, 全部位于下游段 (如图1所示) 。
如何针对该工程所处的地理环境和施测条件, 并根据该工程的贯通精度要求制定出一份周密的贯通测量技术设计呢?
1 主洞贯通的定向技术及精度控制
1.1 主洞贯通测量的误差来源
引水主洞的贯通测量误差主要来自于以下3道测量工序: (1) 地面控制测量误差m1; (2) 洞内导线测量误差m2; (3) 掘进的定位测量误差m3。
1.2 误差分配
主洞贯通测量至少要通过3道测量工序, 它们既相互联系, 又相对独立, 其中地下导线测量为主要误差来源。根据经验, 取用各项允许误差为m1=m、m2=3m、m3=m, 则引水主洞允许横向贯通的误差为
参照《水利水电工程施工测量规范》 (SL52-93) 第8章有关规定, 引水主洞极限贯通误差为:
横向±100mm
竖向±50mm
则m=100mm/3.32=30.2mm, 从而可以求得每道工序的允许极限误差, 即地面控制测量允许极限误差为m1≤30.2mm, 洞内导线测量允许的极限误差为m2≤90.6mm, 掘进的定位测量允许的极限误差为m3≤30.2mm (相对于洞内导线) , 并以这些限差作为采用各项测量方法的依据。
1.3 各项误差控制及措施
1.3.1 地面控制测量
m1≤m=30.2mm, 因受地形条件的限制, 设置近洞点Z81及进洞点T8 (如图2所示) , 而其余地面控制点均埋设在山坡上, 在施工期间, 近洞点、进洞点、地面导线点必须进行定期复测。在复测时, 都与较远的导线点进行联测, 这样就能有效地保证点位的正确性。
1.3.2 洞内导线测量
洞内导线随着掘进而不断延长, 导线点也随着掘进而一个个建立起来, 导线点通常建在主洞底的基础上, 埋设固定的钢筋“+”字标志。直线部分一般每200~250米设一基本导线点, 在主洞曲线部分, 将折转点纳入基本导线, 折转点不能在主洞设点的, 平行移动, 设置副折转点。
地下导线对贯通测量误差的影响主要由角度测量误差引起, 按等边支导线计算其横向误差为
设测角误差mβ=3.0″, 主洞长度L=1km, 测角个数n=12, 则m2=21.6mm。
下面来分析边长误差对地下导线横向误差的影响, ds为距离误差, 从图3中可以得知
一般中长主洞的横向长与纵向长之比l/L小于1/100, 所以边长误差对贯通的影响较小。
1.3.3 掘进的定位测量
掘进方位的测量主要就是依据洞内导线点来精确确定掘进的方位, 以使掘进全过程中线偏差不超过30.2mm (相对于洞内导线) 。
要在主洞每推进一循环 (即3m) 测定掘进撑子面主洞中心位置, 以纠正掘进方位。值得指出的是:主洞中心在直线上较容易控制, 而在曲线上, 特别是在小半径曲线上, 经常出现曲线外侧超挖, 而曲线内侧欠挖的现象。半径越小, 这种现象就越明显。本主洞掘进推进时采用减少每一循环的掘进长度, 来消除这种现象的出现。
1.4 高程测量
首先用精密水准测量方法, 对地面控制水准点进行联测, 检测采用精密水准仪Ni007, 按Ⅳ等水准测量方法进行往返观测, 其结果表明, 联测成果均满足规范要求。水准点应定期复测, 通过复测确保水准点高程的准确性。
2 结论
以上就引水主洞贯通测量的3道测量工序进行了分析并进行了精度估算, 通过对8#支洞引水主洞上下游的贯通测量实践, 认识到要确保引水主洞的准确贯通还必须考虑一些细节问题, 例如:
(1) 在各支洞的引水主洞贯通前, 地面控制测量, 洞内导线控制测量必须从头至尾重新进行一次, 有时测量结果往往会与前几次差别较大, 在分析原因时, 可能会在测量方法和误差方面考虑较多, 而常常会忽略地面控制点的位移, 所以不能简单地取用几次结果的平均值来指导施工, 如果是地面控制点移位的原因, 就必须取用最新的测量成果去指导施工, 这样才能确保主洞的准确贯通。
(2) 在洞内导线测量中, 因洞内导线点是埋设在主洞底基础上, 施工干扰较大, 控制点位移常发生, 因此在施工过程中必须加以考虑, 不能一劳永逸, 应及时从洞外引入洞内进行复测。
作者承担贯通测量任务的福堂坝水电站8#支洞与7#、9#引水主洞:支洞自2000年8月11日开工, 于2001年1月20日完工;上游自2001年2月开工, 与7#于2002年6月贯通;下游自2001年2月开工, 与9#支洞于2002年8月贯通。通过贯通误差测量, 上游的误差为:横向为6.3mm, 纵向为12.7mm, 高程为4.3mm;纵下游的误差为:横向为23.1mm, 纵向为27.6mm, 高程为3.8mm。其横向贯通精度和高程贯通精度均在3cm以内, 完全达到预期的要求, 取得了良好的效果, 受到测量监理与业主的好评。
参考文献
[1] (桥) 潘国荣.大型设备安装测量的精密定位[J].测绘通报, 1993 (4) .