基于北斗的超长距离跨河高程测量技术研究与实践

目前常用的跨河高程测量方法有水准测量、测距三角高程测量、GNSS测量。常规水准测量视距较短,测距三角高程测量对场地条件要求非常高,要求测点间相互通视并同步对向观测,测量精度受风力、大气折光、距离远近影响较大,随着测量距离的增加,垂线偏差的影响也随之增大,导致精度降低。当跨距超过3500 m时,没有相关标准规范可以遵循,对于跨度10 km以上的超长距离跨河高程传递测量,更是一个较大的挑战。本文研究对超长距离跨江工程进行高程测量的方法。首先介绍基于北斗跨河水准测量方法的基本原理;然后以沪渝蓉高铁崇太过江隧道跨长江高程传递为例,阐述在跨河水准测量实施过程中水准控制网的布设方法、外业测量质量控制、数据处理及精度分析等。实践结果表明,在地势较平坦、高程异常变化率相对平缓的测区,通过布设强制观测墩、优化设计控制网网形、采用双测线跨河水准测量方法,内外符合精度指标均可满足二等水准测量要求。本文成功实现了10.2 km超长距离跨河水准测量技术在沪渝蓉高铁崇太过江隧道二等水准传递应用,对类似工程项目有很好的借鉴和参考意义。

一种基于断面高程数据的河道冲淤计算方法--曲线正交网格地形法

本文应用河道固定断面高程数据和卫星遥感资料,建立了一种基于曲线正交网格的河道数字高程模型(DEM),进而进行河道冲淤定量计算的普适方法。应用1991—2012年黄河孙口-艾山河段河道断面高程数据,结合卫星遥感资料,分别应用本文方法、断面法和基于矩形网格的网格地形法计算了孙口-艾山河段的冲淤演化,比较了不同方法的差异,探讨了不同方法产生误差的主要原因,结果表明:基于三种方法计算得出的研究区河道冲淤演化趋势基本一致,但冲淤量差异较大。断面法计算结果与本文方法结果较为接近,平均相对误差约为9%,其计算误差主要源于未考虑河道宽度变化和断面方位与河道夹角的变化。基于矩形网格建模计算结果与本文方法结果相差较大,平均相对误差可达40%以上,主要由于现有断面数据空间分布不均匀,导致计算网格对于弯曲河道的控制不足,进而导致河道高程插值失真。本文方法考虑了河道河势与河长变化,计算网格与河道边界拟合较好,优化了河道高程插值方法,降低了断面方位对插值结果的影响,能够准确的计算河道的冲淤通量。

基于高低棱镜法的长距跨河水准测量方法

传统的测距三角高程法在长距离跨河水准测量中受大气垂直折光误差、测距误差、仪器高及觇标高量测误差等影响,测量精度控制难度大、作业效率低。为此,文章提出了一种基于高低棱镜法的三角高程水准测量方法,即采用2台带有自动照准功能的高精度全站仪对自主设计的高低棱镜组在多时段内进行多测回的对向观测。通过对湖北省燕矶长江大桥主体进行跨河测量发现:各测回间高差互差最大差值为10.00 mm,环闭合差最大为1.30 mm,经平差后得到的每km偶然中误差为±0.71 mm,最弱点高程中误差为±0.20 mm,最弱测段高差中误差为±0.20 mm,均达到二等水准测量的限差要求。经验证,该方法能满足3500 m以下长距跨河二等水准测量精度要求,且相对于传统测距三角高程法工作效率能提高50%,值得运用推广。

长江口崇明岛域跨江高程测量基准网构建与完善

从20世纪50年代开始,测绘工作者就一直尝试在崇明岛域建立精准的、并与上海陆域统一的高程基准。在回顾崇明岛高程基准建设及统一历史的基础上,以2021年上海市高程控制网复测项目为例,详细阐述了上海陆域到崇明岛的高程连测工作原则、实施路径与关键技术。在项目实施中,充分借助有利现场条件,实现了双线跨江高程连测,其中东线穿越LNG越江管道A线,西线跨越长江口北港,最终实现了上海陆域和崇明岛高程基准的完全统一。文章还就今后的施测及类似工程提出建议与展望。

基于智能型全站仪的大跨度河流水准测量方法研究

为解决大跨度河流水准测量难度大、作业效率低等问题,提出一种采用智能型全站仪实现跨河水准测量的方法。使用2台智能型全站仪进行精密三角高程测量,实现了真正意义上的同时对向观测,每个时段参与构网的高差均为通过同时对向观测高差计算得到的间接高差,极大地削弱了地球曲率及大气折光的影响,并且无需人工量取仪器高及觇标高,避免了人工量高误差的引入。研究表明,多时段同名高差较差与闭合差绝对值最大值分别为17.80 mm与1.48 mm,可以达到二等水准测量的精度等级。

精密三角高程测量技术在航电枢纽工程中的应用

针对航电枢纽工程建设中无法实施传统跨江(河)水准测量的高等级高程控制测量的问题,开展精密三角高程测量技术的理论和应用实践研究。介绍三角高程测量技术的原理,分析三角高程测量误差影响因素,并提出误差削减措施。以犍为航电枢纽高程控制网测量为研究案例,采用徕卡TS50测量机器人,选择适宜的观测时间窗口,验证全站仪精密三角高程测量代替二等跨江(河)水准测量的可行性。实践表明该方法行之有效,能满足二等水准测量规范限差要求。研究成果对后续大型水运航电枢纽建设中的高等级高程控制测量具有指导意义。

长距离多方案高精度跨江高程传递实践和改进

目前在长距离跨江高程测量传递研究中,鲜有多种传递方案与多个闭合环线路水准测量比对方面的探讨,本文提出在途经赣江的水准路线中采用测距三角高程法和常规水准法2种观测方式,实施直跨、大桥、长隧及中桥4种高程传递方案,构成6个闭合环进行比对,同时对测距三角高程法进行改进试验,获得了多组高精度高程传递数据,各环路闭合差结果远优于二等水准测量限差要求。测量结果表明,测距三角高程法在长距离跨江水准测量中经济效益显著,可在水系发达地区推广采用。

基于DEM的河道断面构造改进方法及洪水演进精度评估

基于高精度数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据,采用直接提取法和改进的断面构造法获得河道断面数据,将上述2种方法提取的河道断面数据作为水动力学模拟软件HEC-RAS(hydrologic engineering center's river analysis system)的主要输入,开展一维和一二维耦合水动力学数值模拟,使用实测的河道断面数据进行结果对比分析,评估不同河道断面快速获取方法的效果。将研究方法在美国佛罗里达州迈阿密河下游河段进行应用,选取2004、2014和2017年3场典型洪水,分析2种不同断面形态下洪水演进模拟结果的差异。结果表明,直接提取高精度DEM所得的河道断面数据在准确性上仍有欠缺,采用断面构造法修正后的河道断面数据模拟出的洪水水位与观测水位的均方根误差(RMSE)小于0.1 m,与实测结果十分接近,在缺少河道断面资料的地区可替代实测断面,获得可信度较好的模拟结果。

弯曲河流三维数值模型

将平面正交曲线坐标系和垂向σ伸缩坐标系相结合,建立适合弯曲河流的三维水流数值模型。采用模式分裂技术将控制方程分解为外、内模式联合求解,方程的离散采用有限差分法。采用嘉陵江广元城区河段5个弯段内7个典型横断面地形、水位和流速资料对本文模型进行验证,模型成功地模拟出了水面横比降和弯道二次流,模拟结果与实测数据吻合较好。

改进的二等跨河水准测量在广州市地铁建设中的应用

为实现广州市轨道交通建设目标,在广州地铁建设工程中布设了覆盖整个地铁线路的二等水准高程控制网。基于此,介绍了广州市地铁建设水准控制网二期工程中,改进的测微法二等跨河水准测量方法的施测及精度评定。通过施测检验,测量成果完全满足工程建设精度要求,为广州市地铁建设工程的顺利完成提供了可靠的数据支持。

三角高程测量在跨水域高程传递中的应用

跨水域高程传递是黄河口及沿海观测研究中的重要基础性工作,文中依据国家相关规范的要求,提出了利用改进的三角高程法进行跨水域高程传递。经过在实际工作中验证,测量精度能够满足国家二等水准所规定的精度,工作流程也得到了简化,作业效率得以提高。

高精度跨河水准测量方法研究

常规跨河水准测量方法费工费力且精度不高,文中根据工程测量中"忽略不计"理论对跨河高程测量进行了改进,提出了增设"已知边"和"条码放大"测量方法,较大提高了测量效率与精度,为高精度跨河高程传递提出了可行方案。

山区公路跨河高程的测量方法研究

从跨河高程测量的特点出发,根据工程实践经验介绍几种跨河高程测量方法的原理、观测方法和步骤,并用实例证明其可行性,供测绘工作人员参考。

南京市首级高程控制网的建立及跨江水准的研究

本文首先介绍了南京市首级高程控制网的概况,接着重点讨论了跨江水准测量方法的选择,并全面分析了测距三角高程法影响精度的三个因素,结合南京市首级高程控制网全面介绍了数据处理的有关问题。

GPS跨河水准测量研究及应用

介绍了GPS跨河水准测量的的基本原理,以南京长江第五大桥工程首级控制网复测为例,分析了GPS跨河水准测量在实际中的应用。实例结果显示,在地势比较平坦的情况下,GPS水准测量方法满足二等跨河水准测量的要求。

跨河水准测量的一种新方法

提出了GPS RTK技术在跨河水准测量中的新应用,分析了影响RTK高程实时解算精度的主要因素,RTK技术应用于跨河水准测量的实施原则、成果比较及精度分析,并提出了一些有益的建议。

利用高精度全站仪实现跨河水准测量的可靠性分析

从实际实施跨河水准测量的两种方法所得结果精度的比较,并利用三角高程测量单向观测的高差计算公式及对跨河水准测量的高差中数中误差进行的估算,验证了利用高精度全站仪实现高精度跨河水准测量的可靠性。

城市高架桥现浇箱梁跨河支架设计与施工

以泰州市东环高架桥为工程实例,详细介绍了高架桥第11联现浇箱梁跨河支架的设计与施工,供同类型桥梁支架的设计和施工参考。

三角高程在跨河水准测量中的分析与应用

分析了三角高程测量的数学原理及各种影响测量精度的误差来源,指出三角高程测量代替长距离的跨河水准精度的可靠性及实践的可操作性。并通过工程实践证明,在一定的观测条件下,其精度可以达到二等水准的精度要求。

应用测距三角高程法进行跨河水准测量

为将三角高程法跨河水准测量的技术规范要求对应到工程案例中,有效指导技术人员实际操作,本文通过工程实例,按测距三角高程法跨河水准测量的作业流程、计算公式、各未知数据求值展开,逐层解构分析,细致阐述跨河水准测量中测距三角高程法的要点,实例验证了利用测距三角高程测量实现二等跨河水准测量的可行性。同时对“跨河垂直角观测时视线长”的简易计算公式进行了推导,探讨了计算结果的准确性和有效性,对跨河二等水准测量具有较好的推广价值。