文档介绍：外环管段浮运沉放测量及定位实时监控报告
测量方案概况
准备工作
GPS转换至城市坐标
两坐标系统之间的换算
建立观测墩
浮运沉放时的测量
4. 浮运、沉放、对接定位测量
5. 浮运沉放监测软件
系统功能
数据通讯
系统硬件
Sinktube软件的改进
6. 精度分析
静态测量精度分析
7. 结论
外环管段浮运沉放测量及定位实时监控报告
概述
外环隧道工程是上海市的重大基础项目,该工程越江部分采用沉管法施工。江中沉管段是隧道的穿越江部分,全长700m,由七节管段组成。自西向东分别为E1、E2、E3、E4、 E5、E6、E7,每节管段长约100m、宽约43m、。
测量方案
测量方案概况
在管段浮运、沉放、对接过程中测量是一个举足轻重的环节。加上管段沉放、对接均在水下进行,周边环境和外界条件困难,不能简单的使用常规的测量方法。因此建立一套针对工程条件,行之有效的、快速的、精确的测量系统是十分重要,十分必要的。沉放测量主要是保证预制管节能够在江中安全、精确对接,符合设计要求。
准备工作
城市坐标系
外环线隧道是上海市道路网的一个组成部分。它必须在上海市坐标系统中精确定位。所以工地的测量控制网必须采用城市统一的测量坐标系统。
上海城市坐标系(x、y、h),即上海市测量平面坐标系,其中(x,y)(x指向北方、y指向东方),h是高程,指向上方。设计的管段位置和测量仪器的点位在此坐标系中坐标是固定的。
管段坐标系
管段浮运对接时特征点的坐标在城市坐标系中的坐标时刻都在变化,建立管段坐标系,以管段的主轴方向为XX方向,与主轴垂直定义为YY方向,向上为hh方向,如下图所示,此坐标系与管段固连,在此坐标系内,特征点和棱镜的坐标保持不变。
沉管特征点和安装在测量塔上的棱镜位置在此坐标系中的坐标值固定不变。
GPS转换至城市坐标
假设北京54椭球的中心和坐标轴方向与WGS84椭球相一致,可通过平面转换模型,将GPS定位得到的大地经纬度和大地高,通过以下过程转换成平面坐标:
由WGS-84的椭球参数,将GPS测得的换算至空间直角坐标。
由北京54椭球的椭球参数,由(2)式将换算至大地坐标形式。
,进行高斯投影,将投影为Gauss坐标。
与城市坐标之间的关系:
其中:
为坐标平移量;
为缩放尺度;
为旋转矩阵,为旋转角。
为求出平移、缩放尺度和旋转参数,先在控制点上进行GPS测量,求出这些参数。
对于高程,先在高程控制点上测定GPS高,与已知的水准高作拟合,求出拟合参数。
浮运沉放时采用以上过程求得天线的城市坐标和高程,后面的计算与全站仪测量相同。
两坐标系统之间的换算
两个坐标系之间的关系为:
式中的为管段坐标系原点在地方空间坐标系中的坐标,为两坐标系之间的旋转角。
式中的旋转矩阵为:
求出与后任一点在两坐标系中的坐标之间可以互相换算。
建立观测墩
在两岸合适(隧道轴线附近、视野开阔、稳固)的地点建立2~3个测站,测站采用强制对中墩形式,事先要通过联测求得每个测站的坐标和高程。
浮运沉放时仪器应全架设于靠近管段沉放位置。几架仪器可以全架设于同一岸,也可以分别架设于两岸。以尽量缩短观测视线、减小江面球气差、视线不受阻挡、便于观测,在每次沉放前均需对测站位置进行复测。
浮运沉放时的测量
在测站的强制对中墩上架设全站仪。在适当的地方安置主计算机。全站仪与主机之间建立通讯(有线的和无线的);
浮运沉放时仪器的望远镜随时跟踪棱镜。可以用具有自动照准棱镜的全站仪进行自动跟踪,也可以用人工跟踪。由主控计算机发观测指令,几台全站仪同步观测,测得坐标返回主控计算机;
由软件检查数据是否正常。如正常则计算管段相对于设计位置和姿态的偏差值;
以约定的形式向下述各方发送图形和数字信息:
卷扬机自动控制系统的计算机;
浮运沉放指挥室屏幕;
参观室的大屏幕;
其他测站上的计算机。
上图的1、3两个窗口显示管段平面位置和轴线偏差。即在沉放浮运时待沉管段和已沉管段两个导向装置之间平面位置的偏差,以及管段轴线相对于设计方向的偏差(用管段两端点偏离设计轴线的两个偏差值来表示)。
上图的2、4两个窗口显示管段高程位置和纵横倾斜。即管段浮运沉放时管段的高程相对于设计高程的差值,以及的纵横倾斜度(用高差来表示)。
测