0 前言 　　為了市民乘車(chē)安全和節(jié)能,上海地鐵總公司決定在地鐵站臺(tái)安裝屏蔽門(mén)。首先進(jìn)行的是上海地鐵一號(hào)線(xiàn)上?；疖?chē)站至上海南站十二個(gè)站臺(tái)屏蔽門(mén)的安裝工程。這十二個(gè)站分別是:上?；疖?chē)站、漢中路、新閘路、人民廣場(chǎng)、黃陂南路、陜西南路、常熟路、衡山路、徐家匯、上海體育館、漕寶路以及上海南站。本次工程的前期設(shè)計(jì)和測(cè)量工作由新加坡ＷＩＳＥＳＣＡＮ公司和本公司承當(dāng),我公司負(fù)責(zé)各站臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)情況的測(cè)量,采集外業(yè)數(shù)據(jù),再將外業(yè)數(shù)據(jù)通過(guò)Ｅ＿ｍａｉｌｌ發(fā)給新方公司,新加坡公司進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和站臺(tái)屏蔽門(mén)的設(shè)計(jì)。按照上海地鐵總公司的要求:點(diǎn)位平面精度為±5ｍｍ,高程精度±5ｍｍ。這些都是站臺(tái)屏蔽門(mén)設(shè)計(jì)需要的設(shè)施間相對(duì)的精度。我們把它們統(tǒng)一到相對(duì)于控制點(diǎn)的精度。 　　1 測(cè)量控制點(diǎn)名稱(chēng)與站臺(tái)方向的定義 　　上海地鐵公司定義:通往上海火車(chē)站方向?yàn)樯闲?通往莘莊方向?yàn)橄滦小Ｎ覀冊(cè)跍y(cè)量定義方向時(shí)也沿襲了這種說(shuō)法。在站臺(tái)上,面向著上海火車(chē)站方向,右手為上行,左手為下行,相應(yīng)的我們?cè)跍y(cè)量站臺(tái)上行這邊時(shí),控制點(diǎn)名稱(chēng)中含有字母Ｒ（ＲＩＧＨＴ）,測(cè)量站臺(tái)下行這一邊時(shí)控制點(diǎn)名稱(chēng)中含有字母Ｌ（ＬＥＦＴ）。 　　由于各站臺(tái)的測(cè)量是獨(dú)立的,所以我們采用的是獨(dú)立坐標(biāo)系和高程系。在上行和下行的軌道中間各選兩個(gè)地釘作為平面控制點(diǎn),另外在這兩個(gè)平面控制點(diǎn)附近再分別選兩點(diǎn)作為高程控制點(diǎn)。控制點(diǎn)的命名是按方向的順序命名為“1”和“2”,平面控制點(diǎn)命名為“？Ｒ1”、“？Ｒ2”、“？Ｌ1”和“？Ｌ2”,高程控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的命名為“？ＢＭ1Ｒ”、“？ＢＭ2Ｒ”、“？ＢＭ1Ｌ”和“？ＢＭ2Ｌ”,其中“？”為各站臺(tái)的拼音代碼,各不相同。各站臺(tái)的拼音代碼見(jiàn)表1,站臺(tái)命名示意圖如圖1所示。 　　2 屏蔽門(mén)測(cè)量的原理及精度分析 　　本次測(cè)量其實(shí)是把站臺(tái)的實(shí)際情況反映到設(shè)計(jì)圖上,也就是測(cè)量安裝屏蔽門(mén)時(shí)站臺(tái)各相關(guān)位置和設(shè)施在設(shè)計(jì)中所采用的點(diǎn)的三維坐標(biāo)。前面我們已經(jīng)定義了各個(gè)控制點(diǎn),這些控制點(diǎn)在實(shí)地選擇時(shí)是有講究的,為了保證采集時(shí)照準(zhǔn)精度,視距控制在6～95ｍ之間,因而此次測(cè)量每個(gè)站臺(tái)的上下行均布置了一對(duì)控制點(diǎn),且每邊兩個(gè)點(diǎn)均在站臺(tái)整體長(zhǎng)度的1/4和3/4處的軌道中間,相應(yīng)的高程控制點(diǎn)距各自最近的平面控制點(diǎn)約6～8ｍ（如圖1）?？刂泣c(diǎn)均是利用現(xiàn)有的地鐵監(jiān)測(cè)點(diǎn)。 　 　　用ＴＣ2003全站儀采用三聯(lián)腳架法把四個(gè)平面控制點(diǎn)按導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的方法聯(lián)測(cè),使用Ｎ3水準(zhǔn)儀按照二等水準(zhǔn)測(cè)量的要求聯(lián)測(cè)各高程控制點(diǎn)。由于地鐵隧道內(nèi)的各種外部條件穩(wěn)定,所以外部環(huán)境對(duì)儀器的影響較小。 　　用ＴＣ2003采集現(xiàn)場(chǎng)碎部點(diǎn)的三維坐標(biāo)。平面坐標(biāo)是用極坐標(biāo)法（假定已知點(diǎn)坐標(biāo)）來(lái)計(jì)算獲得;高程數(shù)據(jù)在不量?jī)x器高的情況下先用徠卡的小棱鏡（固定高為0.10ｍ）作為傳遞的起始,采集碎部點(diǎn)高程時(shí)再用已知高度的棱鏡（出廠(chǎng)時(shí)已經(jīng)把桿的長(zhǎng)度很精確的測(cè)定）進(jìn)行打點(diǎn),然后根據(jù)差值計(jì)算獲得。 經(jīng)過(guò)推導(dǎo),假設(shè)傳遞高程起始時(shí)測(cè)量小棱鏡的距離為Ｓ0,天頂距為Ｔ0,那么高程起算點(diǎn)到測(cè)站的高差為: ΔＨ0=Ｉ-0.1+Ｓ0×ｃｏｓＴ0 （1）　　 其中Ｉ為測(cè)站儀器高,0.1為小棱鏡的鏡高。 采集碎部點(diǎn)時(shí)測(cè)量的距離為Ｓ1,天頂距為Ｔ1,那么碎部點(diǎn)到測(cè)站的高差為: ΔＨ1=Ｉ-Ｖ+Ｓ1×ｃｏｓＴ1 （2）　　 Ｉ為測(cè)站儀器高,Ｖ為碎部點(diǎn)鏡高,桿在出廠(chǎng)時(shí)就較精確確定了長(zhǎng)度,無(wú)需量取。 所以碎部點(diǎn)到起算點(diǎn)的高差ΔＨｓ為: ΔＨｓ=ΔＨ1-ΔＨ0=Ｉ-Ｖ+Ｓ1×ｃｏｓＴ1-（Ｉ-0.1+Ｓ0×ｃｏｓＴ0） =0.1+Ｓ1×ｃｏｓＴ1-（Ｖ+Ｓ0×ｃｏｓＴ0） （3）　　 因?yàn)椴牲c(diǎn)使用的支撐桿為徠卡廠(chǎng)家直接加工,精度較高,在不量?jī)x器高的情況下認(rèn)為高程的精度決定于全站儀測(cè)量天頂距和測(cè)量距離的精度。ＴＣ2003測(cè)角中誤差為±0.5″,測(cè)距為±1ｍｍ+1ｐｐｍ。對(duì)（1）式進(jìn)行微分: ｄ（ΔＨｓ）=ｄ（Ｓ1）×ｃｏｓＴ1-Ｓ1×ｓｉｎＴ1×ｄ（Ｔ1）/ρ -ｄ（Ｓ0）×ｃｏｓＴ0+Ｓ0×ｓｉｎＴ0×ｄ（Ｔ0）/ ρ （4） 根據(jù)實(shí)際情況,本次測(cè)量最大的Ｓ1為92ｍ,最大的Ｓ0為8ｍ,所有的正弦和余弦值均取為1,ρ=206265,將微分寫(xiě)為中誤差,則儀器直接帶來(lái)的高程中誤差（最不利情況）: ｍｈ=±0.12ｍｍ 　　實(shí)際用Ｎ3水準(zhǔn)儀檢測(cè),各相關(guān)位置高差與ＴＣ2003采集計(jì)算的高差較差在±1ｍｍ以?xún)?nèi),優(yōu)于設(shè)計(jì)要求（設(shè)計(jì)要求±5ｍｍ）。 對(duì)于平面坐標(biāo): ΔＸ=ｃｏｓα×Ｓ （5） ΔＸ=ｓｉｎα×Ｓ （6） 　 式中:α為坐標(biāo)方位角,Ｓ為水平距離。 對(duì)（5）、（6）式微分: ｍｘ=-ｓｉｎα×Ｓ×ｍα/ρ+ｃｏｓα×ｍｓ （7） ｍｙ=ｃｏｓα×Ｓ×ｍα/ρ-ｓｉｎα×ｍｓ （8） 　　取上述同樣數(shù)據(jù),Ｓ=92ｍ,ｍα=±0.5″,ｍｓ=±（1+1ｐｐｍ）ｍｍ,ρ=206265,ｓｉｎα=1,ｃｏｓα=1。 則坐標(biāo)中誤差ｍｘ、ｍｙ及儀器引起的點(diǎn)位中誤差ｍ測(cè)分別為: ｍｘ=±0.87ｍｍ,ｍｙ=±0.87ｍｍ,ｍ測(cè)=±1.23ｍｍ　　 平面點(diǎn)位誤差還有定向和對(duì)中的影響,我們?nèi)?duì)中的誤差ｍ中為1.0ｍｍ,定向的誤差ｍ定為1 0ｍｍ,則點(diǎn)位中誤差為: 優(yōu)于設(shè)計(jì)的要求（設(shè)計(jì)要求±5ｍｍ）。 3 屏蔽門(mén)安裝前的設(shè)計(jì)測(cè)量具體實(shí)施 3.1 標(biāo)記斷面 此次測(cè)量共要得到上（下）行每個(gè)斷面的11個(gè)數(shù)據(jù),從起點(diǎn)開(kāi)始每隔3ｍ采集一個(gè)斷面,為了采集時(shí)斷面位置的準(zhǔn)確性,測(cè)量前均從起點(diǎn)開(kāi)始利用鋼尺量距每隔3ｍ對(duì)斷面位置進(jìn)行標(biāo)記并且對(duì)其進(jìn)行編號(hào),依次標(biāo)記為01、02、03……,每個(gè)站的上下行一般有61～62個(gè)斷面。 3.2 控制點(diǎn)的觀(guān)測(cè) 利用ＴＣ2003全站儀采用導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的方法對(duì)四個(gè)平面控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè),用Ｎ3水準(zhǔn)儀對(duì)四個(gè)高程控制點(diǎn)進(jìn)行觀(guān)測(cè),得到四個(gè)高程控制點(diǎn)的高差。 3.3 數(shù)據(jù)采集 在上（下）行的一個(gè)平面點(diǎn)上設(shè)站,用上（下）行的另一個(gè)點(diǎn)定向,儀器測(cè)站點(diǎn)和后視點(diǎn)均仔細(xì)對(duì)中,定向時(shí)用徠卡大棱鏡（加常數(shù)為0ｍｍ）。 利用高程傳遞的原理測(cè)離設(shè)站點(diǎn)最近的一個(gè)高程控制點(diǎn),使用小棱鏡（加常數(shù)為17.5ｍｍ）,加常數(shù)已設(shè)置在儀器中。每個(gè)斷面要求測(cè)量11個(gè)數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖2）。 　　用儀器采集的有兩條鐵軌以及Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4、Ｄ8標(biāo),每個(gè)測(cè)站遷站時(shí)均進(jìn)行歸零,如發(fā)現(xiàn)歸零差超限則立即重測(cè)。儀器采集除了采集兩條鐵軌時(shí)使用大棱鏡外,其余均使用小棱鏡,測(cè)量鐵軌時(shí)的鏡高為0.111ｍ（在徠卡公司定制的測(cè)桿,棱鏡高固定）,測(cè)Ｄ2、Ｄ3時(shí)棱鏡均倒著擺放,所以棱鏡高為-0.1ｍ,測(cè)Ｄ8時(shí)鏡高為0.1ｍ。由于各個(gè)站臺(tái)Ｄ4的長(zhǎng)度相差較大,所以棱鏡的擺法有所不同,Ｄ4的長(zhǎng)度較小時(shí),立不起來(lái),棱鏡橫著擺放,鏡高為0ｍ;Ｄ4的長(zhǎng)度較大時(shí),棱鏡立著擺放,鏡高為0.10ｍ,所有點(diǎn)的鏡高均設(shè)置在儀器中。由于Ｄ5、Ｄ6不便于儀器觀(guān)測(cè),所以用檢定過(guò)的鋼尺直接量?。?、Ｄ6的長(zhǎng)度。用徠卡公司專(zhuān)門(mén)定做的標(biāo)桿采集兩邊鐵軌,然后計(jì)算出軌道的中心線(xiàn)。由于天花板下面有兩條超強(qiáng)電流的裸露的直流輸電線(xiàn),且在測(cè)量作業(yè)時(shí)間內(nèi)不能斷電,為了安全起見(jiàn),Ｄ1的數(shù)據(jù)采用徠卡測(cè)距儀進(jìn)行測(cè)量。這些用鋼尺和測(cè)距儀量出的數(shù)據(jù),都可利用各自相關(guān)的幾何關(guān)系算出各自的三維坐標(biāo)。 　　3.4 檢查 　　每個(gè)站的上行或下行都用鋼尺量取3個(gè)斷面（15、30、45號(hào)斷面）,并量取相應(yīng)斷面的處站臺(tái)的寬度,與儀器采集出來(lái)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,見(jiàn)表2。 　　4 結(jié)束語(yǔ) 　　本次屏蔽門(mén)安裝前的設(shè)計(jì)測(cè)量采用了Ｎ3水準(zhǔn)儀、ＴＣ2003等高精度的儀器,最后甲方現(xiàn)場(chǎng)用水準(zhǔn)儀和鋼尺檢測(cè),滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,對(duì)成果比較滿(mǎn)意。 本次測(cè)量我們?cè)诟叱谭矫孢M(jìn)行了較多檢驗(yàn),使用了ＴＣ2003進(jìn)行測(cè)量,由于用精密儀器對(duì)上下行進(jìn)行了聯(lián)測(cè),所以在測(cè)量完畢一個(gè)車(chē)站后,就得到了一個(gè)車(chē)站下候車(chē)處的三維立體圖。因此本次測(cè)量的成果不僅可以用于地鐵屏蔽門(mén)的設(shè)計(jì),還可以應(yīng)用于其他需要這個(gè)三維空間數(shù)據(jù)的一系列工程。 參考文獻(xiàn) [1] 李青岳,陳永奇.工程測(cè)量學(xué)[Ｍ].北京:測(cè)繪出版社,1995. [2] 陳龍飛,金其坤.工程測(cè)量[Ｍ].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1990. [3] 鮑利沙科夫.精密工程測(cè)量方法和儀器[Ｍ].北京:測(cè)繪出版社,1981. [4] ＣＪＪ8-99.城市測(cè)量規(guī)范[Ｓ].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.