一种地下隧道虚拟双导线控制测量方法技术

本发明专利技术公开了一种地下隧道虚拟双导线控制测量方法，在进行地下隧道工程控制测量过程中，先按最有利的测量条件选埋一条传统支导线，对传统支导线预先在内业构建虚拟双导线，然后严格按构建的虚拟双导线采用特定的方法进行外业测量及内业数据处理，从而获得等同甚至超越于传统双导线精度的控制点成果，使地下隧道导线控制测量同时兼具传统支导线布设灵活简便、测量快捷和双导线精度高、可靠性高的特点，有效解决地下隧道导线控制测量点位布设、测量效率、测量成本间相互矛盾的问题，本地下隧道虚拟双导线控制测量方法具有广泛的推广前景，可用于各种工程控制测量，特别是地下隧道越长、测量环境越困难的控制测量中更具显著优势。

【技术实现步骤摘要】
一种地下隧道虚拟双导线控制测量方法
本专利技术属于工程测量领域，特别涉及一种地下隧道虚拟双导线控制测量方法。
技术介绍
地下隧道工程控制测量分为洞内和洞外两部分，控制测量目的是保证地下隧道工程相向开挖的工作面能按规定的精度正确贯通，并使各项建筑物按设计位置和几何形状修建，不侵入建筑限界，符合验收精度要求，各类工程均有相应的测量规范对贯通误差有严格的规定，不同规范规定有差异，以对地下隧道贯通要求较高的高速铁路工程为例，《高速铁路工程测量规范(TB10601-2009)》对地下隧道贯通误差作出如下规定：隧道控制测量对贯通误差的规定在实际工程施工过程中，常有因为地下隧道贯通误差超限引起已衬砌部分侵入隧道净空而造成修凿、返工、调线，经济损失少的上百万，多则上千万，控制隧道贯通误差极其重要。现在的水准测量手段和高精度水准测量仪器，按规范进行测量即可满足规范对地下隧道高程贯通误差的要求；隧道洞外控制测量由于观测条件较好、GPS测量手段的应用，由洞外控制测量对隧道横向贯通误差的影响部分也能轻易满足规范要求；地下隧道洞内控制网是在施工过程中逐步向前推进建成的，前端无已知点约束，误差或错误都成比例放射状扩大，成为地下隧道是否能按规范规定误差贯通的关键测量环节。地下隧道洞内平面控制测量目前方法有两种：一种方法是支导线：导线从已知控制点出发依次延伸出去而不附合、不闭合于任何已知控制点上。支导线测量的优点是：布设简单、灵活、测量工作量小，其缺点是：由于支导线缺乏检核条件，在观测或计算过程中发生错误或粗差无法通过检核来发现，因此仅在地下隧道长度很短、测量精度要求较低时采用。另一种方法是双导线：导线点布设时在每处成对布设两个点，也可前后左右错开布置，观测时每4～6条边构成一个多边形闭合环。双导线测量的优点是：可大量增加网的多余观测量、增加导线的闭合检核条件、提高网的整体强度和精度，目前此种方法在长度较长、精度要求较高的地下隧道平面控制测量中被广泛采用，其缺点是：选布点困难，相对于支导线埋桩数量、测量工作量、测量成本成倍增加。过去地下隧道洞内控制测量的发展均围绕在仪器硬件设备和内业数据处理软件上，仪器和软件的发展现在已经处于瓶颈，一段时间内再往上发展已经变得非常困难，地下隧道由于其所处位置特殊，洞内场地狭窄、无法接收卫星信号只能采用导线测量，几十年来一直没有新的测量方法替代，所以地下隧道洞内平面控制测量为了提高网的整体精度和可靠性，我们不得不长期使用传统的双导线进行测量，众所周知，地下隧道洞内控制测量成本主要体现在三方面，一是选点埋桩布设控制网，二是外业测量数据收集，三是内业成果数据处理，而要在狭窄的地下隧道里布设双导线，既要保证良好的通视条件、躲避障碍物、成对布设导线点和构网形成闭合环，选点埋桩不但非常困难，而且埋桩数量多，选点埋桩布设控制网成本高；外业测量时，当准备工作做好后真正每测站测量的时间是相对固定的，对于不同操作人员测量时间也是没有多大差别的，往往一个隧道导线控制测量的时间，大部分是用在了找点、清理视线上障碍物、连接照明设备、架设测量设备等准备工作上，外业测量与隧道施工相互交错影响，测量效率极其低下，地下隧道洞内控制测量使测量和施工成本、进度都受到严重影响；由于计算机和测量内业软件的大力发展，使不同的测量人员处理内业成果数据效率相差无几；综合以上分析，要想地下隧道洞内控制测量成本得到控制，测量效率得到提高，只能在选点埋桩布设控制网和外业测量数据收集上寻找突破口。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有地下隧道洞内控制测量技术上的缺点，提供一种地下隧道虚拟双导线控制测量方法。该方法具有支导线布设灵活、方便、测量成本低，同时又具有双导线高精度、高可靠性的特点，最终能够保证测量精度、提高工作效率、节约测量成本的。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种地下隧道虚拟双导线控制测量方法，包括以下步骤：步骤1，布设一条支导线，并编号标识。按传统的支导线方法布设支导线，支导线布设又称为埋设，是指支导线的埋设施工或布置施工，布设好的支导线称为实际埋设的支导线，编号按照常规方法依次编号并标识清楚。优选的，选择有利于测量条件的支导线埋设方案进行支导线布设施工。步骤2，画出所布设的支导线示意图，在该实际埋设的支导线的一侧内业构建一条虚拟支导线，实际埋设支导线的每个导线点对应一个虚拟导线点，每个虚拟导线点均设置编号，与原实际埋设的支导线一起按规范要求构成一个闭合环，组成虚拟双导线。优选的，编号为独立编号，与实际埋设支导线编号不重复。优选的，所述规范要求是指相关隧道施工测量规范，如《高速铁路工程测量规范》TB10601-2009的6.5.3洞内导线的布设应符合下列规定。优选如，4～6个点构成一个闭合环，组成虚拟双导线。步骤3，严格按內业构建的虚拟双导线进行外业测量，优选的，虚拟双导线测试方法按标准的双导线测试方法进行测试。优选的，外业测量时收集水平角度、垂直角度和导线边长中的一个或多个导线测量外业数据。优选的，虚拟支导线与实际埋设支导线的导线点同点，采用和实际埋设支导线相反的顺序进行测量。优选的，所述逆序测量是：将测量仪器和测量反射镜觇标光学对中器对中方向和水准管整平时方向均旋转180°进行重新精确对中整平，按实际埋设导线测量相反的顺序进行读数测量。优选的，导线测量数据至少能够实现导线控制测量的目的。优选的，上述测量外业数据是经过现场校验合格的数据。更优选的，测量数据还可以包括其它相关测试数据，用于辅助虚拟双导线控制测量方法提高精度。步骤4，将外业数据进行处理，严密平差后得到虚拟双导线各导线点坐标成果。优选的外业数据应当是合格的，在测试现场应剔除明显的错误数据、无效数据。严密平差可以最大限度的降低粗差对导线精度的影响，规范规定四等及以上导线平差采用严密平差。步骤5，将每个支导线点及其对应的虚拟导线点坐标取平均值，作为该导线点最终坐标。本专利技术的专利技术人在长期的测量实践过程中，发现现有的单导线和双导线测量方法都存在一定的缺陷，但本领域的技术人员又未能找到合适的方法来解决这个问题，专利技术人通过长期的测量实践和摸索，最终得到了本专利技术的虚拟双导线的控制测量方法。本专利技术同时具有支导线布设灵活、方便、测量成本低的优势，又具有双导线高精度、高可靠性的优势，能够保证测量精度、提高工作效率、节约测量成本。进一步，步骤1中的支导线布置完全按现在传统的支导线布置，选择最好的观测条件。进一步，步骤2中构建的虚拟双导线，实际为一条传统的支导线，测量过程中为一虚一实的虚拟双导线，按传统的双导线网进行外业数据测量。进一步，步骤3外业数据测量时，对虚拟导线点的测量实际是测量每个虚拟导线点对应的支导线点，测量相关技术指标、选用的测量设备均执行常规导线测量技术标准。可参考标准/书籍包括如下：TB10601-2009《高速铁路工程测量规范》，GB50308-2008《城市轨道交通工程测量规范》，TB10101-2009《铁路工程测量规范》，书籍《工程测量学》。优选的，测量虚拟支导线时，将测量仪器和测量反射镜觇标光学对中器对中方向和水准管整平时方向均旋转180°进行重新精确对中整平，然后按常规测量方法进行测定虚拟支导线的数据。进一步，步骤4数据处理，是将外业观测得到的虚拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下隧道虚拟双导线控制测量方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，布设一条支导线，编号标识；步骤2，画出步骤1所布设的支导线示意图，在该实际埋设的支导线的一侧内业构建一条虚拟支导线，实际埋设支导线的每个导线点对应一个虚拟导线点，每个虚拟导线点均设置编号，与原实际埋设的支导线一起按规范要求构成一个闭合环，组成虚拟双导线；步骤3，严格按內业构建的虚拟双导线进行外业测量，收集导线测量外业数据；步骤4，将外业数据进行处理，严密平差后得到虚拟双导线各导线点坐标成果；步骤5，将每个支导线点及其对应的虚拟导线点坐标取平均值，作为该导线点最终坐标。

【技术特征摘要】
1.一种地下隧道虚拟双导线控制测量方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，布设一条支导线，编号标识；步骤2，画出步骤1所布设的支导线示意图，在该实际埋设的支导线的一侧内业构建一条虚拟支导线，实际埋设支导线的每个导线点对应一个虚拟导线点，每个虚拟导线点均设置编号，与原实际埋设的支导线一起按规范要求构成一个闭合环，组成虚拟双导线；步骤3，严格按內业构建的虚拟双导线进行外业测量，收集导线测量外业数据；测量虚拟支导线时，将测量仪器和测量反射镜觇标光学对中器对中方向和水准管整平时方向均旋转180°进行重新精确对中整平，然后按常规测量方法进行测定虚拟支导线的数据；步骤4，将外业数据进行处理，严密平差后得到虚拟双导线各导线点坐标成果；数据处理是将外业观测得到的虚拟双导线数据按传统双导线进行数据预处理和/或闭合差检验；步骤5，将每个支导线点及其对应的虚拟导线点坐标取平均值，作为该导线点最终坐标。2.根据权利要求1所述地下隧道虚拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭平，王靠省，段太生，李学仕，江华，李小龙，周适，
申请(专利权)人：中铁二局股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51