特大城市中心城区轨道交通地形图测量

赵小阳(广州市城市规划勘测设计研究院,广东广州 510060)

特大城市中心城区轨道交通地形图测量

赵小阳∗
(广州市城市规划勘测设计研究院,广东广州 510060)

摘 要:特大城市中心城区轨道交通地形图测量复杂且禁止测量区域较多,文中提出了以静态GPS、水准测量、广州市城市连续运行卫星定位测量系统(Gzcors)及广州市似大地水准测量成果(Gzgeoid)相结合的控制网建立方法,介绍了轨道交通地形图碎步点采集特点及精度检验方法,最后利用影像来局部替代禁止测量地区。结果表明,本项目所采用的方法可以很好地满足特大城市中心城区轨道交通地形图测量的需要。

关键词:轨道交通地形图；特大城市中心城区；禁止测量区域；控制测量；1∶500地形图测量

1　引 言

随着城市人口的急剧增长和地面交通的逐渐拥堵,发展地铁成为各大城市尤其是特大城市缓解交通拥堵的必然选择。高精度的大比例尺地形图是地铁规划设计、站点选址、征地拆迁、线路施工必不可少的基础资料。由于特大城市多条地铁线路交叉换乘,对地形图测量提出了较高的精度要求;同时特大城市建筑房屋密集、道路行人车辆较多,特别是中心城区还存在较多的军事单位、人防设施、变电站等禁止测量地区,给地形图测量带来较大困难。

本文针对特大城市中心城区轨道交通地形图测量的特点和困难,以广州市轨道交通十一号线为例,介绍特大城市中心城区轨道交通地形图测量方法。广州地铁十一号线全长43．2 km,共设32座车站(其中20座为换乘站),线路呈环形走向与一号线等13条线路换乘,穿越广州市主城区,串联广州市荔湾、越秀、白云、天河、海珠等中心城区,连接广州站、广州东站等大型交通枢纽。

2　控制测量

2．1控制测量整体思路

传统的地形图平面控制测量方法有三角法、边角法、静态GPS法、差分GPS法、CORS法等,传统的高程控制测量方法主要为水准法和三角高程法,本文根据特大城市中心城区控制测量特点提出如下测量思路:首先以静态GPS +水准测量建立首级控制网,为整条线路提供高精度、统一的测量基准。在空旷地区直接采用广州市城市连续运行卫星定位测量系统(Gzcors)+广州市似大地水准测量成果(Gzgeoid)布设图根导线起算点,并利用首级控制网进行检测;在建筑密集、水域等难以获得CORS固定解的地区以首级控制为基准布设等级导线。上述组合测量方法既利用了CORS测量快速、便捷的特点,又利用静态GPS结合导线测量的方法克服了特大城市中心城区建筑密集难以使用CORS测量的缺点,同时利用静态测量成果检验CORS系统的稳定性,为地形图测量提供了统一、可靠的测量基准。

2．2工程实践

广州地铁十一号线首级GPS控制点选定在空间开阔无阻挡,信号接收范围内没有无线电发射装置的牢固地面及易于保存的地方,共埋设65点,采用天宝双频GPS接收机按静态测量方法进行观测,基线同步观测时间大于45 min,卫星数大于4颗,数据采样间隔设置为15 s,如图1所示。

图1　首级GPS平面控制网网图

基线数据处理软件采用JAVAD随机软件Pinnacle软件进行解算,并用同济大学GPS后处理软件TGPPS进行网平差。平差后GPS内符合精度统计如表1所示,利用全站仪实测通视边的边长检查外符合精度,精度统计如表2所示,并用RTK检测首级平面控制网点,检测RTK测量精度,精度统计如表3所示。

GPS观测内符合精度统计表 表1

GPS观测外符合精度统计表 表2

RTK检测精度统计表 表3

由表1～表3可见,本项目静态GPS和RTK测量结果精度符合国家相关规范要求,可作为地形图测量的起算基准。

3　1∶500地形图测量

3．1地形图外业数据采集的注意点

相对于一般的1∶500地形图测量,轨道交通地形图测量外业数据采集时注意以下几点:

(1)特别注意桥梁、高架桥桥墩的绝对位置测定,以便地铁线路规划设计避开。

(2)注意地铁车站、车站出入口、风亭等地方的建构筑物位置的准确性,因为这些地方需要征地拆迁,涉及建筑业主利益,位置不准容易引起纠纷。

(3)部分被桥梁、工棚等压盖的建筑物在常规地形图测量时可不表示,但作为地铁设计、施工的地形图应额外测定标记。

(4)应结合地铁初步设计方案,若线路高架穿越地段应提高高程点测量密度和精度,防止高架线路标高设计不准确。

3．2地形图精度检验

因轨道交通地形图用途的特殊性,需加强地形图精度的检验。1∶500地形图精度检测主要检查地形图的数学精度和地理精度,其中数学精度检测包括点位检测、间距检测和高程检测(检测结果如表4所示),地理精度主要检查图面是否清晰、规范,地形要素是否测绘齐全、取舍是否合理,地理名称是否注记正确,图幅是否接边良好。

数学精度统计表 表4

4　禁止测量地区的地形图测绘

因特大城市中心城区党政机关、军事单位、变电站、人防等保密单位众多,再加上地铁规划设计、线路选线等工作时间较紧,往往来不及利用公函逐个协调进场,给地形图测量带来较大困难。以广州市轨道交通十一号线为例,禁止测量面积比例近4%,如图2所示。

图2　某禁止测量区域示意图

本项目利用高分辨率的卫星影像局部代替禁止测量地区的地形图用于规划选线,取得良好效果。本项目采用的广州市基础地形数据库中的商业卫星影像数据,由于该数据是在整个城市范围内进行了影像的大气和几何纠正而来,在局部地区可能存在一定的偏差,精度不能满足地铁规划设计的需求,必须进行一定的转换和处理。本文采用的纠正方法是利用禁止测量地区周边均匀分布且比较明显的7个～8个特征点对影像进行纠正,使卫星影像数据在小范围内尽可能的匹配。同时,在周边建筑楼顶架设免棱镜全站仪,测出禁止测量区域明显特征点的坐标,并与纠正后的卫星影像数据比较,精度与纠正前相比有明显的提高,可以满足规划阶段线路选线的需要,但工程详细设计阶段仍需现场实测地形图。

5　结 语

本文结合特大城市中心城区轨道交通地形图测量的特点,以广州市轨道交通十一号线为例,介绍了特大城市中心城区轨道交通控制测量的方法、外业数据采集的要点、精度检验方法及禁止测量地区的处理方法,对类似工程的实施有一定的借鉴意义。

参考文献

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Topographic Survey of Urban Rail Transportation in Large City

Zhao Xiaoyang
(Guangzhou urban planning and design survey research institute,Guangzhou 510000,China)

Abstract:Urban rail transportation topography of megacity is very complex,which has many forbidden measurement areas．This paper proposes a combined control network establishing method by using the static GPS,leveling,Gzcors,and Gzgeoid．Moreover,the key points of field data acquisition and the precision test method are analyzed．The forbidden measurement areas are locally replaced by remote sensing images．The results showed that the method used in this project,which can well meet the needs of urban rail transportation topographic of megacity,has certain reference significance to the implementation of similar projects．

Key words:rail transportation topographic;central urban area of megacity;forbidden measurement areas;control survey;1∶500 Topographic map measurement

文章编号:1672-8262(2015)05-115-03中图分类号:P258

文献标识码:B

收稿日期:∗2015—07—20

作者简介:赵小阳(1981—),男,高级工程师,注册测绘师,主要从事城市测量、精密工程测量。

基金项目:国家自然科学基金重点项目(41431178)