虞如昌 袁 鵬 張 琴 程新平(長江宜昌航道局,湖北 宜昌 443000)

徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件在長江干線航道四等水準(zhǔn)測量中的應(yīng)用*

虞如昌 袁 鵬 張 琴 程新平
(長江宜昌航道局,湖北 宜昌 443000)

根據(jù)目前長江干線航道四等水準(zhǔn)測量的實(shí)際情況,以及水準(zhǔn)網(wǎng)平差對(duì)軟件的需求,提出利用徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件進(jìn)行平差的方案。通過廟河-大埠街段四等水準(zhǔn)測量的實(shí)例,與COSA軟件平差結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,分析徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢和最終結(jié)果的精度,證明徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件能滿足長江干線航道四等水準(zhǔn)測量的精度要求,為今后四等水準(zhǔn)測量平差提供一個(gè)新的選擇。

徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件;水準(zhǔn)網(wǎng)平差;精度比較

徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件是由徠卡公司推出的一款水準(zhǔn)測量成果平差處理的應(yīng)用程序,既可對(duì)單條水準(zhǔn)線路進(jìn)行平差計(jì)算,又可以對(duì)多條水準(zhǔn)線路組合的水準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行平差處理。水準(zhǔn)測量成果導(dǎo)入到軟件后,可以輸出打印為等級(jí)水準(zhǔn)測量原始記錄的標(biāo)準(zhǔn)格式報(bào)表。本軟件操作簡單,界面簡潔明了,容易上手并熟練操作。支持多種數(shù)據(jù)格式的平差處理,既可用于處理電子水準(zhǔn)儀中輸出的特定格式數(shù)據(jù),又支持手工記錄電子或光學(xué)水準(zhǔn)儀器測量數(shù)據(jù)。

1 概述

長江干線航道測量控制網(wǎng)點(diǎn)是長江干線航道測量的基礎(chǔ),也是長江干線航道科研、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)、船舶航行的技術(shù)依據(jù)。無論是航道維護(hù)水深測量、地形測量,還是施工放樣、專項(xiàng)測量等,都必須有準(zhǔn)確的測量控制點(diǎn)作為測量基準(zhǔn),因此,在航道建設(shè)中測量控制網(wǎng)具有基礎(chǔ)性的重要地位[1]。測量控制點(diǎn)資料分為兩大方面:平面坐標(biāo)和高程。平面坐標(biāo)可以用GPS接收機(jī)以靜態(tài)觀測的方式獲得,而精確的高程則必須用水準(zhǔn)儀來準(zhǔn)確測量。

由于受地區(qū)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和地域環(huán)境的影響,施工頻繁、建筑物重建、大堤堤防建設(shè)、固定建筑物廢棄、植被生長等,造成部分控制點(diǎn)受到毀壞,且地區(qū)自然沉降,造成部分點(diǎn)點(diǎn)位變動(dòng),部分控制點(diǎn)遭到不同程度地破壞,喪失了為長江航道維護(hù)測量提供基準(zhǔn)框架的功能,不能適應(yīng)長江電子航道圖數(shù)據(jù)及時(shí)更新要求。為了適應(yīng)長江中下游干線航道維護(hù)測量和航道大規(guī)模整治的測量需求,滿足長江電子航道圖數(shù)據(jù)及時(shí)更新要求,長江航道局決定對(duì)長江干線D級(jí)GPS控制網(wǎng)進(jìn)行修復(fù)。其中長江宜昌航道局負(fù)責(zé)廟河至大埠街段9 個(gè)D級(jí)GPS毀壞點(diǎn)的重建及其他變動(dòng)點(diǎn)的重測工作,用GPS靜態(tài)觀測方式求得平面坐標(biāo),高程則以四等水準(zhǔn)測量獲得。

2 徠卡水準(zhǔn)平差軟件簡介

2.1 徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件的優(yōu)點(diǎn)

水準(zhǔn)測量完畢后,由于誤差傳播的影響,必須對(duì)結(jié)果進(jìn)行平差處理才能得到各點(diǎn)的精確高程[2]?？捎脕磉M(jìn)行水準(zhǔn)網(wǎng)平差的軟件眾多,比如武漢大學(xué)測繪學(xué)院自主研發(fā)的COSA地面控制測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、南方公司研發(fā)的南方平差易軟件等。這些軟件操作也比較簡單,容易上手,但是對(duì)數(shù)據(jù)格式要求較高,參與解算的觀測數(shù)據(jù)需按固定格式進(jìn)行編輯排列。而現(xiàn)今的電子水準(zhǔn)儀觀測數(shù)據(jù)格式各不相同,導(dǎo)出來的數(shù)據(jù)文件后綴名也不唯一,造成水準(zhǔn)網(wǎng)平差前還需對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行編輯,尤其在水準(zhǔn)線路較長、觀測站數(shù)多的時(shí)候,數(shù)據(jù)格式編輯工作變得極為復(fù)雜。

在本次廟河至大埠街四等水準(zhǔn)觀測中,我們使用的儀器為徠卡電子水準(zhǔn)儀,數(shù)據(jù)導(dǎo)出后無需編輯便可直接使用徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件進(jìn)行解算,沒有了繁復(fù)數(shù)據(jù)格式編輯,大大提高了工作效率,因此我們選擇徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件為本次解算軟件。

2.2 徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件使用流程(見圖1)

圖1 徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件使用流程

3 實(shí)際運(yùn)用分析

本次工程共需修復(fù)的四等高程點(diǎn)為9個(gè),其中8個(gè)點(diǎn)采用附合導(dǎo)線方式測量,另一個(gè)點(diǎn)采用閉合導(dǎo)線方式測量。測站觀測順序?yàn)?后-前-前-后,測量時(shí)嚴(yán)格遵照相關(guān)規(guī)范,保證最大視線長度最大視線長度≤100m,前、后視距差≤5m,前、后視距累計(jì)差≤10m,紅黑面讀數(shù)≤3mm,紅黑面高差之差≤5mm[3]。每天測量完畢后,將數(shù)據(jù)導(dǎo)出,用水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件進(jìn)行解算。

3.1 平差結(jié)果

將本次工程9段水準(zhǔn)路線經(jīng)過平差結(jié)算后所得結(jié)果如表1所示,從中我們可以得到,中誤差最大值為8號(hào)點(diǎn):0.00434米,最小為4號(hào)點(diǎn):0. 00001米。根據(jù)四等水準(zhǔn)規(guī)范要求:每公里水準(zhǔn)測量的偶然中誤差M△≤±5.0mm,每公里水準(zhǔn)測量的全中誤MW≤±10.0mm,相對(duì)于起算點(diǎn)的最弱點(diǎn)高程中誤差不應(yīng)超過20mm[4],可知本次水準(zhǔn)測量結(jié)果符合四等水準(zhǔn)測量規(guī)范要求。

表1 水準(zhǔn)平差結(jié)果

3.2 結(jié)果分析

為驗(yàn)證徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件解算結(jié)果與實(shí)際是否存在誤差,我們選取7號(hào)點(diǎn)和9號(hào)點(diǎn)兩個(gè)點(diǎn)所測的水準(zhǔn)線路數(shù)據(jù),導(dǎo)入武漢大學(xué)測繪學(xué)院研發(fā)的COSA軟件進(jìn)行再次解算,將結(jié)果進(jìn)行比較,具體的比較結(jié)果詳見表2、表3、表4、圖2、圖3。

表2 徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件結(jié)果

圖2 7號(hào)點(diǎn)所在線路各測站詳細(xì)中誤差

圖3 9號(hào)點(diǎn)所在線路各測站詳細(xì)中誤差

表3 7號(hào)點(diǎn)徠卡平差網(wǎng)與COSA成果比較表

表4 9號(hào)點(diǎn)徠卡平差網(wǎng)與COSA成果比較表

6 47.7719 0.00106 6 47.7719 1.07 0 -0.01 7 47.3558 0.00118 7 47.3558 1.19 0 -0.01 8 47.4205 0.00127 8 47.4205 1.28 0 -0.01 9 47.2540 0.00135 9 47.254 1.36 0 -0.01 10 47.5565 0.00138 10 47.5565 1.39 0 -0.01 11 49.6375 0.00138 11 49.6376 1.39 0 -0.01 12 49.9962 0.00142 12 49.9962 1.43 0 -0.01 13 49.8460 0.00145 13 49.846 1.46 0 -0.01 y c-9 50.0537 0.00147 14 50.0537 1.47 0 0 14 49.8667 0.00148 15 49.8667 1.49 0 -0.01 15 50.2980 0.00148 16 50.298 1.49 0 -0.01 16 49.3854 0.00148 17 49.3854 1.49 0 -0.01 17 47.5727 0.00148 18 47.5727 1.49 0 -0.01 18 47.5173 0.00147 19 47.5173 1.47 0 0 19 47.2994 0.00144 20 47.2994 1.45 0 -0.01 20 47.4935 0.00139 21 47.4935 1.39 0 0 21 48.0538 0.00132 22 48.0538 1.33 0 -0.01 22 49.7185 0.00125 23 49.7185 1.26 0 -0.01 23 50.1064 0.00117 24 50.1064 1.18 0 -0.01 24 50.1076 0.00111 25 50.1076 1.12 0 -0.01 25 49.9116 0.001 26 49.9116 1.01 0 -0.01 26 50.3722 0.00081 27 50.3722 0.82 0 -0.01 27 50.4578 0.00055 28 50.4578 0.55 0 0

由圖2和圖3可知,7號(hào)點(diǎn)線路和9號(hào)點(diǎn)線路最大中誤差均小于0.0016m,符合規(guī)范中最弱點(diǎn)中誤差不超過20mm的要求。

由表3和表4可知,在7號(hào)線路和9號(hào)線路中,徠卡平差網(wǎng)軟件得出的高程結(jié)果與COSA完全一樣,只在中誤差上有0.01-0.02mm的差距。

3.3 總結(jié)

由徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件結(jié)果可知,軟件平差后各點(diǎn)的高程中誤差符合規(guī)范要求。隨機(jī)選取兩點(diǎn)與COSA平差結(jié)果相比較發(fā)現(xiàn),各線路上每站高程均相同,只在各點(diǎn)中誤差上有0.01mm的極小差距。因此,我們可以得出如下結(jié)論:徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件結(jié)果準(zhǔn)確,完全能滿足普通用戶對(duì)水準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理的要求。

4 結(jié)束語

徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件在長江干線(廟河-大埠街)航道四等水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)處理中,表現(xiàn)優(yōu)異,操作方便,平差結(jié)果與國內(nèi)平差常用的COSA軟件幾無差別,完全能滿足普通用戶的精度要求。由于其與徠卡電子水準(zhǔn)儀的配套性,省去了中間數(shù)據(jù)格式的編輯工作,大大提高了數(shù)據(jù)處理效率。在解算過程中,徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件運(yùn)算速度快,流程簡單,各項(xiàng)指標(biāo)一目了然,在今后長江干線航道四等水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)處理中可以廣泛的應(yīng)用。

[1]長江干線(中下游)航道測量控制網(wǎng)點(diǎn)損毀2012年度修復(fù)方案設(shè)計(jì)[R].武漢:長江三峽勘測研究院有限公司,2012:1-2.

[2]孔祥元,郭際明,劉宗泉.大地測量學(xué)基礎(chǔ)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2010:316-322.

[3]中華人民共和國交通運(yùn)輸部.JTS131-2012,水運(yùn)工程測量規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2012: 18.

[4]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB12898-91,國家三四等水準(zhǔn)測量規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009:2.

P207+.2

A

1672-9846(2013)03-0079-04

2013-07-02

虞如昌(1989-),男,湖北宜昌人,長江宜昌航道局助理工程師,主要從事航道領(lǐng)域測量工作。

袁 鵬(1976-),男,湖北宜昌人,長江宜昌航道局高級(jí)工程師,主要從事航道領(lǐng)域測量工作。

張 琴(1986-),女,湖北宜昌人,長江宜昌航道局中級(jí)工程師,主要從事航道領(lǐng)域測量數(shù)據(jù)處理工作。

程新平(1972-),男,湖北宜昌人,長江宜昌航道局中級(jí)工程師,主要從事航道領(lǐng)域測量數(shù)據(jù)處理工作。