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1、全玉山(铁道第三勘察设计院 ,天津 300251)EDM Trigonometric Leveling of Crossing Raoyanghe RiverQuan Yushan摘摘要要介绍了饶阳河跨河 EDM 三角高程测量的主要方法和措施 ,并通过对测量数据的分析 ,讨论了影响测量精度的几点关键因素 ,给出了 EDM 三角高程测量在长视线跨河高程测量应用 中的一个成功实例 。关关键词键词跨河EDM 三角高程测量间较差均以 5 作为限差 ; 距离施测 12 个测回 ,测回间较差以 7 mm 作为限差 , 所测斜距均进行了气象改正 和加常数改正 ;仪器高和棱镜高在测量前用小钢尺量 测 2 次
2、,较差在 2 mm 内取平均值 ,测量结束后再量测1 次予以检核 。 选择测量当日上 、 下午两个不同时段进行两组跨 河 EDM 三角高程测量 ,以进行成果的相互检核 ,两组1概概述述EDM (电磁波测距) 三角高程测量是一种为广大测 量工作者所熟知的高程测量方法 ,在地形起伏较大的 地区及跨河高程测量中 , EDM 三角高程测量同几何水 准测量相比 ,具有快速 、 经济 、 减轻劳动强度等优点 。 秦沈 ( 秦皇岛 沈阳) 铁路客运专线 ,在辽宁省盘 锦地 区穿过饶阳河 ,线路所经之处水域宽阔 ,两岸河堤 跨河 距离 2100 余 m 。在秦沈客运专线定测期间进行 线路 四等水准点高程测量时
3、 ,鉴于采用几何水准测量 的方 法 ,水准路线将绕行 50 余 km 的状况 ,我们研究采 用了 EDM 三角高程测量的方法 ,解决了水准点跨河高程测量问题 。间高差较差小于 20D 时 ( D 为测站间水平距离 ,以km 计) ,取两组的均值作为最终高差成果 。3 测测量量原原始始数数据据及及测测量量成成果果(1) 第一组测量数据及测量成果 测量当日上午进行第一组观测 ,先后在饶阳河东河堤上的测站 A 和西河堤上的测站 B 上进行对向观 测 , 观测时间从 8 点 30 分开始 , 到 9 点 35 分结束 。 测量 时段内天气晴朗 , 视线清晰 , 西北风约 3 4 级 。 表 1 为 本
4、组观测的原始数据 。 不考虑地球曲率和大气折光的影响 , 对单向观测 高差采用下式计算EDM 三三角角高高程程测测量量主主要要技技术术方方案案在 EDM 三角高程测量中 ,大气折光差异是影响测 量精度的关键因素之一 。为此 ,在饶阳河跨河 EDM 三 角高程测量中 ,为使测量工作在较短的时段内完成 ,减 小因气象条件变化引起的大气折光差异 ,采用了同时 对向观测的方法 。按四等高程测量精度要求进行测量设计 ,两岸同 时对向观测天顶距 12 个有效测回 ,指标差互差及测回2 h = S co s Z + i - 往 、 返测高差及其均值的计算结果为(1)h往 = 0. 994 m ; h返 =
5、- 1. 636 m ; h均 = 1. 315 m(2) 第二组测量数据及计算成果 测量当日下午进行第二组观测 , 观测时间从 14 点05 分开始 , 到 15 点 10 分结束 。 测量时段内天气晴朗 , 视 线清晰 , 西北风约 3 4 级 , 表 2 为本组观测数据 。收收稿稿日日期期 :2004 03 31作作者者简简介介 :全玉山 (1966 ) ,男 ,1990 年毕业于西南交通大学摄影测量与遥表表 1第一第一组观测组观测的原始数据的原始数据有关精度指标统计计算结果见表 3 。表表 3饶阳河饶阳河 EDM 三角高程测量计算结果三角高程测量计算结果距离从表 3 所统计计算的有关精
6、度指标看 ,两组往返测天顶距观测值中误差均小于仪器的标称精度 2,12 个测回的最或然值中误差趋于一致并达到了较高 的精度水平 。距离测量中的单向测回间较差 、 往返测 平距较差均小于有关测量规范规定的限差 ,且在不同 时段进行的两组测量所测平距较差仅为 3 mm , 这表明观测中两部仪器的状态稳定 ,仪器 、 棱镜对中和目标 照准准确 ,天顶距和距离均达到了较高的测量精度 。 两组测量的各自往返测高差较差分别为 0 . 642 m 和 0 . 700 m ,二者的差异表明了在不同时段进行的两 组 EDM 三角高程测量 ,所受大气垂直折射的影响是不同的 ,根据测得的高差结果对大气折光系数进行反
7、算 , 可得出第一组测量时的大气折光系数为 k1 = 0 . 092 , 第二组为 k2 = 0. 010 。 两组测量时大气折光系数的差 异以及与通常采用的大气折光系数 k = 0 . 142 的差异 , 表明不同地区 、 不同时段大气折光系数变化的显著性 , 如果以一个 k 值进行高程成果改正是难以减弱大气折 光影响的 , 甚至可能会出现错误改正 。 在饶阳河进行的两组 EDM 三角高程测量是在两 个不同的时段完成的 ,两组测量的高差较差仅 1 mm , 取得了令人满意的测量结果 ,这表明外业观测精度较 高 。由于采用了近似同时对向观测 ,显著消弱了大气 折光差异对测量精度的影响 。表表
8、2第二第二组观测组观测的原始数据的原始数据5 结结束束语语采用对向观测方法进行的 EDM 三角高程测量 ,测 量成果的误差主要来源于天顶距观测误差 、 边长测量 误差 、 大气折光差异及仪器高和反射镜高量测误差的 影响 。饶阳河 EDM 三角高程测量 ,是将 EDM 三角高 程测量方法应用于长视线跨河高程测量上的一个成功 (下转第 50 页)本组测量的往 、 返测高差及其均值的计算结果为 : h往 = 0. 966 m ; h返 = - 1. 666 m ; h均 = 1 . 316 m4测测量量数数据据分分析析在饶阳河进行的两组 EDM 三角高程测量 ,测量的测回 序号往测 ( A B )返
9、测 ( B A)天顶距 Z/ ( )斜距 S / m天顶距 Z/ ( )斜距 S / m189 58 482 122 . 20690 02 372 122. 204289 58 522 122 . 20690 02 362 122. 204389 58 502 122 . 20690 02 362 122. 204489 58 492 122 . 20690 02 352 122. 204589 58 502 122 . 20690 02 372 122. 204689 58 522 122 . 20690 02 362 122. 203789 58 502 122 . 20790 02 38
10、2 122. 203889 58 502 122 . 20790 02 382 122. 203989 58 522 122 . 20790 02 372 122. 2031089 58 492 122 . 20790 02 382 122. 2031189 58 502 122 . 20790 02 382 122. 2031289 58 482 122 . 20790 02 362 122. 203均值89 58 50 . 02 122 . 20690 02 36. 82 122. 203仪器高i = 1. 452 mi = 1 . 464 m反射镜高 = 1. 206 m = 1 . 5
11、17 m组 别测 量 精 度第一组第二组往测( A B )返测( B A)往测( A B )返测( B A)天 顶测回间最大较差/ 5343观测值中误差/ 1. 81. 21. 41 . 0最或然值中误差/ 0. 50. 40. 40 . 3距测回间最大较差/ mm1211往返测平距较差/ mm54两组间平距较差/ mm3高 差往返测较差/ m0 . 6420 . 700两组间较差/ mm1测回 序号往测 ( A B )返测 ( B A)天顶距 Z/ ( )斜距 S / m天顶距 Z/ ( )斜距 S / m189 58 522 122 . 20490 02 322 122. 201289 5
12、8 502 122 . 20490 02 322 122. 201389 58 522 122 . 20490 02 312 122. 199489 58 492 122 . 20390 02 312 122. 200589 58 502 122 . 20390 02 292 122. 200689 58 512 122 . 20490 02 322 122. 200789 58 482 122 . 20490 02 322 122. 200889 58 482 122 . 20390 02 292 122. 199989 58 472 122 . 20490 02 322 122. 1991
13、089 58 472 122 . 20390 02 292 122. 1991189 58 482 122 . 20390 02 312 122. 1991289 58 482 122 . 20490 02 312 122. 199均值89 58 49 . 22 122 . 20490 02 30. 92 122. 200仪器高i = 1. 473 mi = 1 . 419 m反射镜高 = 1. 207 m = 1 . 502 m管道的某一绝缘层损坏处流出时 ,管道带有正电 ,这一区域成为阳极区 。处于阳极区的管道 ,钢管以铁离子 的形式溶于周围介质中 ,因此阳极区的管道受到腐蚀 。 从已运行
14、多年的天津地铁给水管道情况看 ,这种 杂散电流造成的腐蚀破坏是非常严重的 。杂散电流强度越大 ,金属管道的腐蚀就越严重 ,壁厚 89 mm 的钢 管 ,可能 34 个月就会穿孔 ,这对地铁内给排水设备 的正常运行必然会造成很大危害 ,因此 ,防止地铁中杂 散电流对金属管道的腐蚀是十分重要的 。目前国内地铁设计中 ,供电专业已经采取了措施 减小杂散电流的强度 ,如合理分布牵引变电所 ,避免长 距离单边供电 , 减小回流阻力 , 加强走行轨的对地绝 缘 ,对变电所接地网与结构钢筋进行绝缘处理等 。但 即使这样 ,仍难免有少量杂散电流向外泄露 ,因此 ,在 进行地铁给排水管道设计时 ,也应考虑如何防
15、止杂散 电流对金属管线的腐蚀 。在上海 、 深圳及天津等地已 建成或正在建设的城市轨道交通中 ,主要考虑消防给 水管道的防杂散电流 ,因为消防管道通常采用金属管 材 ,并且在地铁车站及地下区间连成整体的环状管网 , 且管道比较长 ,容易受到杂散电流的腐蚀 。特别是地 下区间隧道内的管道 ,一旦腐蚀造成损坏 ,拆卸和更换 都会影响地铁的运行 ,造成一定的经济损失 。目前我国地铁中给排水管道采用的防杂散电流措 施主要有 3 种 :一种是在给水引入管上 ( 进入车站前) 加 12 m 长的塑料管 ,以防止杂散电流泄露到市政管网中 ,对市政自来水管造成腐蚀 ;另一种是在地铁内的 金属管支架 、 穿结构
16、套管与管道之间加绝缘橡胶垫 ;还 有一种是在地铁内部金属管网中加设绝缘法兰 。前面 两种措施都是从源头治理 ,以避免杂散电流流入金属 管道为主 ,后一种以隔断电流为主 。下面重点介绍一下绝缘法兰的做法 。 绝缘法兰是安装在管道上具有 电绝缘性能的法兰接头 ,起截断电流的作用 ,它可以将受杂散电流影响的管道分成若干段 ,把干扰限制在一定范围内 ,减轻杂散 电流的影响 。绝缘法兰一般安装在地铁中金属管道的 下列各处 : (1) 车站与区间消防管道的连接处 ;(2) 给水引入管与站内消防管网连接处 ,一般在引 入管穿结构进车站后在适当位置加设绝缘法兰 ;(3) 区间消防管上的阀门两侧 。 绝缘法兰一般包括一对钢制金属法兰和法兰间的绝缘密封零件 、 法兰紧固件 、 紧固件与法兰间的电绝缘
