用于超深竖井自动联系测量的方法

技术领域

本发明涉及一种地下隧道工程导线测量技术领域，具体是一种用于超深竖井自动联系测量的方法。

背景技术

随着国民经济发展，国内各大城市基础建设需求，为确保民生越来越多的地下管隧形式的电力、供水、交通工程不断开展，随着城市建设进程的发展各类超深超长的管隧工程不断涌现，为了满足地下隧道掘进按照设计要求贯通，工程测量工作的难度不断加大，研究并做好能够满足施工所需的测量工作迫在眉睫，地下管隧施工测量包括：地面控制测量，竖井联系测量和地下导线测量，这几个阶段，较现有测量技术而言，目前主要的难点在于如何控制好竖井联系测量的误差，但随着竖井的深度约来越深，如何减少或加强竖井联系测量的精度是关键。

竖井联系测量是将地面控制网的坐标、方位按照设计要求的精度准确的传递至地下施工控制导线，为地下隧道施工提供依据，传统竖井联系测量较多主要有投点仪加陀螺仪定向、垂线加陀螺仪定向、联系三角形、竖直导线，根据现场工况不同采用相应的方法。目前在竖井联系测量通常采用联系三角形测量和竖直导线定向法，联系三角形测量存在工序繁多、操作繁琐、工作时间较长、工作强度大等不足，导线定向法不足在于导线边短且俯仰角过大，在测量观测中受到仪器误差、目标瞄准误差、目标偏心误差、数据量不足等因素会产生较大测量误差，影响测量成果精度。定向精度和点位传递精度随竖井深度增加而降低。以上两种方法均以人工测量为主。

总的来说，传统联系测量技术该项工艺准备工作复杂，受环境因素影响较大，测量成果稳定性较差，测量精度和时效性会随竖井深度和施工工况影响而降低，无法满足高精度施工测量要求。

发明内容

本发明就是为了解决上述测量技术的不足，提供一种用于超深竖井自动联系测量的方法，该方法操作简单、能显著降低劳动力，明显提高测量精度，采用测量机器及棱镜自动翻转装置实现自动联系测量，通过测量机器人自动搜索目标减弱人工瞄准误差，同时增加测回数，产生大量的有效测量数据，当测量的数据据量达到一定量级时，通过海量的有效数据平差得到一组最接近真值的测量成果，保证在超深竖井中高精度的联系测量。受环境因素影响小，测量效率显著提高，减少了工程时间的浪费，对于提升工程精度和效率具有积极意义。

为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：一种用于超深竖井自动联系测量的方法，包括如下步骤：

1)设计自动联系测量的测站点，相邻测站点的观测应俯仰角小于30°边长不小于10米；在每个测站点安装强制归中测量架；

2)在竖井井口一侧已知测站架设带有自动测量功能的全站仪，作为井上起始测站，在地面控制网中选择另外一个已知点架设棱镜作为后视点；所述带有自动测量功能的全站仪上部中心位置均带有可自动翻转棱镜装置，用于作为自动联系测量的前后视棱镜，在竖井的井壁处分别架设带有自动测量功能的全站仪若干台，在竖井底部架设带有自动测量功能的全站仪作为井底起始测站，作为起始定向点，隧道内近井口处架设棱镜作为井底的前视测点，作为起始定向点；

3)用笔记本电脑连接无线数据传输模块进行联机调试，调整全站仪、棱镜装置及软件参数，将井上基准点的数据导入笔记本电脑中的程序后，进行测站点定位学习，调整好棱镜装置上下翻转的角度；

4)由笔记本电脑程序控制井上架设带有自动测量功能全站仪的测站，以井上另一个近井已知点架设棱镜作为后视点；井壁处第一个转站测点为前视，该测点全站仪上部的棱镜通过程序设定翻转至合适角度对准井上测站，该测站完成测回观测后，井上测站全站仪上的棱镜根据程序设定自动翻转至合适角度，作为下一个测站后视测点；同上，井壁上处的第二个测点全站仪上的棱镜根据程序设定自动翻转至合适角度，作为该测站的前视测点，以此类推，自动联系测量测至井底起始测站，观测完毕后，笔记本电脑通过程序设定对所有测站点观测的数据进行检查，对观测中误差超限的测站数据筛选后自动剔除，对该测站再进行重新观测，对误差不超限的数据进行平差，完成一次竖直导线从井上已知点传递至井下起算测点，获得井下起算测站的方向和坐标。

进一步，所述笔记本电脑通过计算机程序设定观测测回数、测量间隔、不同时段进行竖井自动联系测量，通过多次观测获取大量的有效数据，进行分析、平差、计算、精度评定直至精度完全满足或高于施工设计要求后，完成自动联系测量工作。

本发明的有益效果是：

由以上技术方案可知，本发明一种超深竖井自动联系测量方法，操作简单，节省大量人力，有效减弱了测量误差，同时大幅度的提高测量的精度，该方法受环境因素影响小，通过自动测量的方法使测量效率显著提高。采用测量机器及棱镜自动翻转装置实现自动联系测量，通过测量机器人自动搜索目标减弱人工瞄准误差，同时增加测回数，产生大量的有效测量数据，当测量的数据据量达到一定量级时，通过海量的有效数据平差得到一组最接近真值的测量成果，保证在超深竖井中高精度的联系测量。受环境因素影响小，测量效率显著提高，减少了工程时间的浪费，对于提升工程精度和效率具有积极意义。

附图说明

图1是本发明的用于超深竖井自动联系测量的方法的流程图；

图2是本发明的用于超深竖井自动联系测量的方法的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明一种优选的实施方法作进一步详细说明。

如图1、图2所示，本发明的一种超深竖井自动联系测量方法，具体包括如下步骤：

1)设计自动联系测量的测站点，共计需要5台带有自动测量功能及棱镜翻转装置的全站仪和2个棱镜，包括：井上已知测站Z1:1台全站仪，井上已知测点ZO:1个后视棱镜，井壁上转点Z2、Z3、Z4:3台全站仪，井下起始测站Z5：1台全站仪，井下起始测点Z6:1个前视棱镜，Z1、Z2、Z3、Z4、Z5测站点的边长均大于15米，相邻测站点的观测俯仰角为24°。并在每个相应的测站点安装强制归中测量架和测量墩。

2)在竖井井口一侧已知测站Z1架设带有自动测量功能及棱镜翻转装置的全站仪，作为井上起始测站，在地面控制网中选择另外一个已知测点Z0架设棱镜作为后视点；在竖井的井壁处测量转点Z2、Z3、Z4分别架设带有自动测量功能的全站仪3台，在竖井底部井下起始测站Z5架设带有自动测量功能及棱镜翻转装置的全站仪，隧道口的井下前视测点Z6架设棱镜。

3)笔记本电脑连接无线数据传输模块进行联机调试，Z1、Z2、Z3、Z4、 Z5测站点全站仪无线收发信号连接调试，棱镜翻转装置调试，设置软件参数，设置Z1、Z2、Z3、Z4、Z5测站点的观测测回数为6测回，将井上已知测站Z1、后视测点ZO的三维坐标导入程序后，进行Z1、Z2、Z3、Z4、Z5测站点定位学习，根据Z1、Z2、Z3、Z4、Z5测站点的实际观测竖直角的角度设置好Z1、Z2、 Z3、Z4、Z5测站点上棱镜装置上下翻转的角度。

4)由笔记本电脑程序控制井上测站Z1上架设的全站仪，以井上另已知点测点Z0作为后视点；井壁处Z2测点为前视，Z2测点全站仪上部的棱镜装置通过程序设定自动向上翻转24°对准井上测站Z1，进行6测回观测，Z1测站完成测回观测后，Z1测站上的棱镜根据程序设定自动向下翻转24°，作为Z2测站后视测点；同上，井壁上处的第二个测点Z3的棱镜装置根据程序设定自动向上翻转24°，作为测站Z2的前视测点，以此类推，自动联系测量测至井底起始测站Z5。观测完毕后，笔记本电脑通过程序设定对所有测站点观测测回的数据进行解算，对方向及坐标传递的中误差超限的测站数据筛选后自动剔除，对该测站再进行重新观测。直至所有测站的中误差不超限，对解算的数据进行平差。完成一次竖直导线从井上已知点传递至井下起算测点过程，获得井下起算测站的方向和坐标。

进一步，通过计算机程序设定可在上午6点至8点，中午11点至13点傍晚5点至7点这三个时段进行有竖井自动联系测量，通过多次观测获取大量的有效数据，掌握各测站点的变化规律，通过数据的变化规律来了解竖井和各测站点的稳定性，通过大量有效的观测数据平差得到一组最接近真值的测量成果，其精度能完全满足甚至高于施工设计要求。

进一步，误差分析：本方法主要误差有对中误差、仪器误差、观测误差、边长误差、测角误差。对中误差可以用强制对中基本消除，仪器误差可以选择高精度全站仪及仪器校检、测回法、左右角法基本消除，观测误差可以用仪器自动照准减弱。按误差正态分布原理，观测、边长、测角误差随大量观测次数平差减弱消除，通过精度评定以达到精度要求为止。

评定测量精度：可通过以下公式

当n值越大时误差越小，精度越高，当测量完成时，n表示这测量的次数，也就是个定值，测量次数越多，测量的精度也随着提高。本发明系采用的自动联系测量，正是通过增加观测次数，从而提高测量的精度，随着测量次数的增加，精度完全满足施工需求。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。