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高精度跨河水准测量方法研究

更新时间:2009-03-28

线路高程控制测量中因地形限制往往需要进行跨河,因此跨河水准测量是大地控制测量中跨越水域进行高程传递的必要手段之一[1]。跨河水准测量可以采用光学测微法、倾斜螺旋法和三角高程法等。根据《国家一、二等水准规范》,规定一等水准测量视距要小于50 m,二等水准测量视距小于60 m[2],而大部分河流水域宽度往往超过了该项限制。当河流宽度大于100 m时,由于距离较长,数字水准尺条形码成像模糊,无法将像转换为数字信号[3-4]。为此,本文基于跨河三角高程测量、跨河数字水准测量对观测方法和数据处理手段进行了改进,提出了加入“真值”后的大地四边形条件平差方法,并利用打印放大条码法进行跨河数字水准测量,能够较好地提高跨河水准测量精度和效率。

1 高精度跨河三角高程测量

水准测量遇到水域、河流等阻碍时,必须进行跨河水准测量[5-6]。如图1,图2,跨河水准测量可采用单线路对向观测和大地四边形测量等方式。

高892块油藏为滩坝沙多薄层储层,测井解释渗透率(0.6~4)×10-3μm2,为特低渗储层。高892块沙四段油藏呈多层发育,与滨660块相比,油层纵向分布更散、层间应力差异更大;储层均衡改造难度更大。

  

1 单线路跨河水准

1.1 跨河三角高程测量观测方法研究

⑴ 对向三角高程测量单线路跨河水准。如图1,当水准路线遇到河流阻挡时,可以在河岸布设C21-C24四个水准点,观测方法如下:

①在C22点架设全站仪,量取仪器高i,在C23点设立标尺,量取觇标高l

如果要进行一、二等三角高程法跨河水准测量,采用大地四边形跨河网。如图2,大地四边形由四条跨河边构成三个独立的闭合环,因此检核条件较多,观测方法如下:

  

2 大地四边形跨河水准

③利用公式f=f1+f2=(1-k)D2/2R

式中,f为两差改正;f1为球差改正;f2为气差改正;k为折光系数,取0.14,进行球差和气差改正;

事情是这样的,我们的记者发给戴亚伦的采访提纲里,有一个问题是“在职业生涯中一共尝过多少款葡萄酒?”认真的Darius看到这个问题,他花了整整一个星期去思考和整理他的答案,结果最后梳理出来的数字把他自己也吓到了:“保守估计250万款酒。”侍酒师职业很特殊,“在餐厅当侍酒师时,客人点酒后,我们会按照程序先给客人展示酒标,然后开瓶。为了保证客人尝到的酒的品质,我们会按传统先倒少量的酒进行品尝,没问题后再给客人尝试。”他还严谨地补充,这250万瓶酒包含了同一款葡萄酒的不同年份。审稿时,看到这个数字,我也惊呆了,赶紧求证,但连续两次,同事都很确定地告诉我,没有弄错,的确是250万瓶。

ΔH=计算C22-C23之间的顺向高差

TAXUS系列的临床实验,不仅较为客观的评价了紫杉醇涂层支架,应用于临床的安全性,且紫杉醇涂层支架亚洲、欧洲研究均展开新生内膜面积,所受不同浓度紫杉醇涂层支架的影响。后经临床研究结果证实,半年后的紫杉醇药物涂层组,相较裸支架组平均管腔狭窄度明显较轻,并且结果证实新生内膜面积,更随着紫杉醇的应用剂量不断增加而随之减少,

⑤同理,在C23点架设全站仪,在C22点设立标尺,重复上述步骤获得C23-C22之间的逆向高差二者从理论上讲应该大小相等,符号相反;

⑥则C22-C23之间的高差为两次均值:

 

⑵ 大地四边形跨河水准三角高程测量

②观测仪器中心与瞄准点间垂直角α(根据不同等级要求观测不同测回数);

⑶ 改进的大地四边形水准网。上述测量方法能够用三角高程测量的方法获得6条边的12个高差(每条边进行对向测量),则可以用条件平差或间接平差的方式进行数据处理了。但顾及到该水准网中,同岸边水准点之间高差可用精度高于三角高程的数字水准测量方式获得,增加该网坚强度,提高观测精度。为此,如图2,本文提出将网中同岸边C21-C22、C23-C24之间高差用高精度水准测量获得并当作已知值或“真值”进行数据处理。

②在C22和C23点架设全站仪,在C21和C24点设立标尺,采用三角高程测量的方式测出点C22-C21、C22-C24、C23-C21、C23-C24之间的高差;

与其它学科一样,唤醒和激发学生体育学习“主动性”是提高体育教学质量的重要途径。体育教学实践有其自身的特点和不同于文化学科的背景:如,课堂环境的不同,教学目标的差异,学生认知程度的影响,都时刻作用于学生,使其有着不一样的课堂表现,认识这些差异与了解学生表现的真实心理,对于采取不同的方法、把握更恰当的时机、掌握的准确尺度至关重要。而认清主动体育学习的规律,发掘有效的教学方法,采用可行的教学措施是我们体育教学探究的重要目标。

③在C21和C23点架设全站仪,在C22和C24点设立标尺,采用三角高程测量的方式测出点C21-C24、C23-C22之间的高差;

④在C22和C24点架设全站仪,在C21和C23点设立标尺,采用三角高程测量的方式测出点C22-C23、C24-C21之间的高差;

⑤带入各边高差进行平差处理。

①在C21和C24点架设全站仪,在C22和C23点设立标尺,采用三角高程测量的方式测出点C21-C22、C21-C23、C24-C22、C24-C23之间的高差;

1.2 不同数据处理方法精度分析

⑴ 精密三角高程测量水准网平差。

如图2,若控制网中的每条边都采用三角高程对边测量方式获得的高差ΔHi,对于图中的每一个闭合多边形,(n为封闭多边形边的数目),则根据条件平差原理,该网中必要元素有3个,观测量有6个,则多余观测r=n-t=6-3=3(r为多余观测元素个数;t为必要观测元素个数;n为观测量个数),用清华三维进行自由水准网平差后精度如表1、表2和表3。

⑵ 加入“真值”后平差精度分析。

(1) 本部分内容是在学生掌握了整数四则运算,小数的意义和性质、小数加减法及乘法“运算律”的基础上进行教学的.整数的乘法是小数乘法学习的前提,所以这部分内容在编排和讲解上应注意联系整数运算,此外乘法运算律与小数乘法有着密不可分的关联,同样应注意乘法运算律对于小数乘法学习的影响.

常规数据平差方法基本能够满足跨河水准测量需要,但往往精度不高。为此,基于“忽略不计”理论:根据工程测量规范中忽略不计原则,设总限差由Δ1和Δ2两种误差引起,当一种误差等于或小于另一种误差的三分之一时,这一误差对总限差的影响可以忽略不计。对于同岸控制点之间的连接边,高差可以用高精度数字水准仪进行往返观测获得。由于同岸点距离比较近,同岸边水准测量高差误差远远小于三角高程测量误差,即:ΔH水准≤ΔH三角高程/3,因此同岸边水准测量高差误差可以忽略不计,水准测量获得的高差可以当作一个“真值”参与到水准网平差中。如图1,两个同岸边水准测量高差ΔHC21-C22和ΔHC23-C24当作已知值或 “真值”对该水准网进行平差,此时条件平差中必要元素1个,观测量4个,多余观测3个,获得的结果如表1~表3。

 

1 自由平差与加入真值平差精度比较表

  

指标自由网平差/mm加入“真值”后平差/mm单位权中误差1.1931.024直接高程误差1.1951.017间接高程误差2.3862.179高程网中最弱点C23C23最弱点高程中误差3.1402.740高程网中最弱相邻点C22-C23C22-C23最弱相邻点相对点位中误差2.2202.019

 

2 自由平差与加入真值后点位误差比较表

  

自由网平差/mm加入“真值”后平差/mm点名MH点名MHC211.4C211.2C221.5C221.1C231.7C231.3C241.8C241.4

 

3 自由平差与加入真值后点间误差比较表

  

点名点名自由网平差MH/mm加入“真值”后平差MH/mmC21C221.4011.235C21C230.5440.464C21C240.7250.592C22C210.650.491C22C230.7670.635C22C240.5720.424C23C210.6280.498C23C220.480.415C23C240.3420.246C24C210.4720.339C24C220.6170.499C24C230.60.471

⑶两种数据处理方法比较。

通过性能验证分析我们得知,不同类型的沥青材料在性能方面都有其不同的特点,并且在性能方面有着不同的要求,但是不管是哪一种材料,都必须要满足一下几点工程里面的性能要求:

④按照公式:ΔH=Dtanα+i-l+f

由上表可以看出,由于“真值”的约束,平差精度要略高于常规平差方法,其单位权中误差、直接高程误差和间接高程误差都有所提高,最弱点、最弱相邻点位置没有发生变化,但其中误差有所减少,因此该方法能够提高跨河水准测量精度。

③将打印条形码粘贴到水准尺上

2 数字水准仪跨河水准测量

数字水准仪集电子编码技术、图像处理技术、计算机技术于一体,作业效率与精度都大为提高,代表了几何水准测量的发展方向[7-8]。使用数字水准仪进行高程测量时,遇到河流阻隔,会使得仪器与水准尺视距超限而无法读数,此时水准尺条码成像在仪器中较为模糊而至无法识别[9]。为此,本文基于水准尺条码与数字转换原理设计了一种放大条码跨河水准测量方式,其基本原理如下:

①咨询仪器公司或扫描现有水准尺获得条形码

②将条形码放大2~3倍打印。

本文利用UIF和IMM各自的优点,提出了一种基于分布式多传感器融合结构下的信息融合算法(Unscented Information Filtering and Interacting Multiple Models,UIF-IMM).该算法融合了每个由IMM滤波器组成的UIF信息,而不是IMM滤波器简单的组合估计,融合的信息不仅是信息状态贡献和信息矩阵,而且是模式似然函数,在实现机器人定位方面具有较好的特性.

式中:p —所述能源子系统的数量;bj—所述绿色最优运行序列中第j个所述能源子系统的耗电量,1≤j ≤p;

④在对应水准仪中进行设置,改变条形码比例参数(可选)

研究产业集聚与环境效应之间的关系实现经济与环境协调发展,不同区域环境承载力受自然资源禀赋、社会经济发展水平等多种因素交织影响,从而导致产业集聚的环境效应存在差异。因此,从多维度构建产业集聚背景下区域环境承载力清单研究显得十分必要。区域环境承载力具有空间分异性和时间动态性,随着时间和空间的变化,产业集聚与环境效应之间的关系也会发生变化,确定不同空间维度的区域环境承载力,才能准确评估产业集聚的环境效应;确定不同时间维度的区域环境承载力演变,从优化产业集聚格局的视角出发,提出具有针对性和操作性的区域环境规制。

⑤对新条形码水准尺进行检校(可以选择两个高差已知点进行检校)

⑥进行跨河水准测量。

由于新水准尺条形码经过了放大,可以观测更远的距离,一般100~200 m左右的距离能够进行观测,但是这种测量方式没有顾及水准测量要求中的前后视距相等,因此可以采用对向观测的方式对前后视距差进行抵消,如图3所示。

①在河北岸C点架设水准仪,分别瞄准后视A和前视B测量AB高差。

②在河南岸D点架设水准仪,分别瞄准后视A和前视B测量AB高差,并尽量使得DB距离等于CADA距离等于CB

③此时,第一次测量前后视距差:

ΔS1=SCB-SCA;第二次测量前后视距差ΔS2=SDA-SDB;而距离:SCA=SDBSCB=SDA,则:ΔS1S2,可以抵消前后视距差。

《河北省天然气发展“十三五”规划》提出,到2020年力争天然气发电装机比例达到5%以上,装机折合150万千瓦。目前河北已有华电石家庄、国电投廊坊等在建项目。建议结合地方政府能源政策调整以及在建项目投产后相关配套政策和运行情况,在有供热需求的城市和工业园区加快前期布局并适时稳妥推进。

  

3 数字水准测量

  

4 条码尺与放大打印条码示意

4 结论与建议

跨河水准测量是高程传递经常碰到的情况,如果处理不好将增加施工成本甚至影响水准控制网精度[10-11]。为此本文对其观测方案、数据处理方法等进行了改进,能够弥补常规方法中的部分不足。该方法在江西赣江跨河水准测量、山东临沂沂河、沭河水准测量中都得到了应用,取得了较好的效果。

参考文献

[1] 陈聚忠,韩勇,王太松,等.GPS 跨河水准测量实验[J].大地测量与地球动力学, 2014,34(2):18-22.

[2] 白怀明,王军.精密跨河水准测量误差分析及改进措施.工程管理[J]. 2016,44(12):31-33.

[3] 邓伟,李鸿,王少文.DINI03原始数据生成水准测量记录簿的实现方法[J].矿山测量,2015,43(4):24-26.

[4] 王毅,张蓓.跨河水准测量利用高精度全站仪的可靠性分析[J]. 北京测绘,2013(4): 51-53.

[5] 黄武.GPS在贞山大桥跨河水准测量中的应用[J].全球定位系统,2014,39(3): 79-81,89.

[6] 陈枫.鸡啼门特大桥GPS跨河水准测量应用实践及结果分析[J].城市勘测, 2017(4): 65-67.

[7] 金俊杰.城市桥梁工程跨河水准测量的方法[J].城市道桥与防洪, 2014(5): 251-253.

[8] 金亚雷,王文庆.测量机器人在跨河水准测量中的误差分析[J]. 测绘地理信息, 2013,38(5): 25-27.

[9] 孔友谊,罗建忠,刘金柱.精密水准测量标尺最佳倾斜改正角度研究[J].矿山测量,2016,44(2):18-20.

[10] 李崇伟,花向红,杨克明,等. GPS跨河水准拟合方法研究与工程实践[J]. 测绘地理信息,2014,39(6): 17-20.

[11] 吴迪军.单标三角高程法跨河水准测量设计与实验分析[J].地理空间信息, 2012,10(4): 133-136,183.

 
崔信国,刘明河,韩玉成
《矿山测量》 2018年第02期
《矿山测量》2018年第02期文献

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