距离改化在施工测量中的应用研究

　　摘要：在施工工程中，对测量误差限差要求极高.由于现实诸多客观因素的影响，导致测量误差超过限差要求，施工方要进行必要的修正和改正.本文讨论的施工范围内只考虑距离改化，以襄荆高速公路工程为例，介绍距离改化问题在施工测量中的处理方法.

　　关键词：距离改化;施工测量;高斯平面;工程测绘

　　1 前言

　　1.1 测绘工程简介

　　测绘就是测量和绘图[1].通常是以计算机技术、空间科学、网络通信技术、光电技术、信息科学为基础，以“3S”(全球定位系统-GPS，遥感-RS，地理信息系统-GIS)技术为核心[2]，将地面已有的特征点和界线通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息，供工程建设的规划设计和行政管理之用[3].

　　工程测量工作的质量和精度对于一项工程来说是至关重要的，一般来说，传统的工程测量工作劳动量较大、程序较复杂，而且由于人的过多参与导致质量具有一定的不确定性.当前，推进工程测量信息化建设并加强测绘工程的质量管理至关重要[4].

　　1.2 距离改化

　　在施工建设中，对测量误差限差要求较高，而由于现实诸多客观因素的影响，导致测量误差超过限差要求，所以要进行必要的修正和改正，本文讨论的施工范围内只考虑距离改化[5].在距离改化中，当地方两点的高程值的平均值大于一定值时，也要考虑到高程对大地线改化的影响，本文不涉及高程对改化结果的影响[6]，主要是对测量数据(距离)改化后的精度进行的相关分析和实例应用.

　　其中地球曲面到高斯平面直角坐标系中的投影改化问题也越来越受到更多人的关注[7].我国常用的平面坐标系是高斯平面直角坐标系，大地线到高斯平面直角坐标系需要进行投影改化，大地线投影到高斯平面，将产生方向改化、距离改化、平面子午收敛角改化三项改正[8].由于高斯投影是等角投影，在小区域内，方向改化值和平面子午收敛角改化都很小，对常规手段的测量值(如全站仪导线边长、测设边长、碎部点观测值等)影响可以忽略不计，根据球面上的长度，将其拉长改化为投影面上的距离，叫作距离改化[9].主要改化包括：将地面上的观测距离改化到参考椭球面上;将参考椭球面上的长度改化到高斯投影面上[10].

　　1.3 距离改化文献综述

　　康皇生利用Casio(卡西欧)高级计算器(fx-4500以上等级)的编程功能，简便处理在施工放样过程中遇见的距离改化问题，为我们测量人员遇见此类问题提供了借鉴的方法[11].孙小荣[12]以足够的精度推导出工程测量中适合任意高程面的电磁波测距边高程归化的通用公式，该公式有助于对边长归算问题的理解并便于工程应用.同时对工程测量中高程归化、距离改化公式的应用情况进行分析，最后得出有益的结论，可为工程应用提供参考[13].陈于以在荆江河段河道演变监测控制测量中，对方向和边长观测值作归化改正和投影改正为例，阐述了边长及方向归化改正的具体方法及改化过程，通过改化计算，同时也说明全站仪导线边长测量成果经改化后能满足后续工程勘测精度的要求[14].黎建生结合高斯投影在新台高速公路二期工程建设中的运用，解决导线测量及施工放线时高斯投影在高速公路建设中的实际应用，可供同行参考[15].汤述就高等级公路勘測放样中存在的距离改算问题，针对测区的不同情况和测设要求，提出相应的解决办法，选择了合理的投影带和距离改化计算公式[16].冯连森研究了高等级公路的带状地形图设计，在施工放样过程中，如果未顾及高斯投影变形的改化，或改化方法不适当，将造成测设误差增大，甚至使中桩放样难以进行[17].冯从华东地区某高速公路工程监理中发现的实际问题出发，提出施工放样过程中处理投影变形的新方法[18].

　　2 工程实例分析

　　2.1 工程简介及距离改化原因

　　襄荆高速公路全长180多公里，位于第37个3度带，中央子午线经度为111度，总体线位处于该带边缘，采用国家坐标系统后，导致坐标计算距离与红外仪实测距离不符，主要是该路线距中央子午线较远，约120多公里，边长及坐标改正值较大.由于该工程里程太长，转化为工程坐标达不到减少和消去改化值的目的[19].同时还会给控制测量带来不便，为方便施工，保证工程的实际需要，采用距离改化(即水准面和高斯平面二个改化)，以达到抵消长度变形的目的.

　　2.2 改化公式

　　距离改化就是椭球面上的实测边长与其投影到高斯平面上边长的差值.除在中央子午线上以外，边长投影到高斯平面上都要产生变形，离中央子午线越远，变形越大，投影后长度恒大于球面上的长度[20].边长改化公式如下：

　　2.4.2 距离改化在桥梁或其他直接以长度控制的工程中的处理

　　在桥梁的施工中，为保证墩中心间距和桥长与设计相符，在桥墩中心坐标计算时，应以桥梁中心坐标为基础，将各墩中心至桥中心的距离进行反改化，再反算各墩中心坐标.例如：0#墩至桥中心距离为100米，则反算0#墩中心坐标时，0#墩中心至桥中心的长度为：100×(1+L)，L为距离改正系数，两墩中心坐标计算的长度将大于100米，再按上述的施工放样方法进行放样.

　　3 工程距离改化问题总结

　　距离改化问题，一般都在该工程的设计说明书中，专门提出该工程距离改化的公式及方式.如没有说明的，也可根据Y坐标自行判断在施工放样中是否需要进行距离改化.当1公里的长度变形值为2.5cm时即相对误差为1/40000，参照《工程测量规范》，这样的长度变形能够满足施工放样测量精度要求，所以当1公里的投影变形值不大于2.5cm时，施工放样测量不需要进行距离改化.本项目中由于投影变形值较大，1公里约为20cm，所以在施工放样时，要对所有测量的距离进行改正，采用上述距离改化的方法，保证了该工程的放样测量精度，提高了工作效率.

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文章名称： 距离改化在施工测量中的应用研究

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