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摘要：地下隧道施工时，勿论矿山法或盾构法施工，地下控制导线方位角精度直接影响到隧道掘进方向正确性；因此提高各级控制点精度对于工程建设具有重要意义。规范中对测量外业观测技术标准提出了明确要求，如何较为准确的判定外业观测质量对数据内业处理起到重要指导作用。
关键词：精密导线；数据质量
城市轨道交通建设因对城市升级公共服务影响深远，社会反响程度热烈，投资额度大，线网规划和建设周期长等特点受到各级政府及市民广泛关注。城市轨道交通工程建设受地理、人文、经济条件制约影响严重，特别是地下工程，施工工艺安全和技术标准高，成为建设中的重难点控制性工程。
测量专业作为工程建设的眼睛，起到统筹全局，把控细节的重要作用；测量工作的成败甚至直接影响到整个线路建设的成败；控制测量工作因直接关系到各单位工程的全局由此成为各级参建单位把控的重点。
根据《城市轨道交通工程测量规范》所述，精密导线作为各单位工程的平面控制依据；特别是地下隧道施工时，勿论矿山法或盾构法施工，地下控制导线方位角精度直接影响到隧道掘进方向正确性；因此提高各级控制点精度对于工程建设具有重要意义。规范中对测量外业观测技术标准提出了明确要求，如何较为准确的判定外业观测质量对数据内业处理起到重要指导作用。笔者结合长期工程测量工作经验，对测量外业观测数据质量进行浅析以供大家参考。
城市轨道交通工程测量中施工平面加密控制网主要采用精密导线测量方法施测，其外业工作内容为测水平角与测距；测角方法为测回法和方向观测法，当采用测回法时需进行左、右角观测；测距采用往返测。
在精密导线测量水平角观测技术要求［3］中，测回数和观测限差根据所用仪器精度不同而有所差异：
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对水平角观测成果检核的判定指标有：
导线方位角闭合差
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（1）［3］
导线网测角中误差
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（2）［3］
式中：mβ为测角中误差，按规范技术要求一般取±2.5″；
n为精密导线或导线环的角度个数；
fβ为附合精密导线或闭合导线环的方位角闭合差；
N为附合精密导线或闭合导线环的个数。
《城市轨道交通工程测量规范》要求外业观测水平角时如观测方向只有两个采用左、右角观测，方向数超过3个采用方向观测法观测。《工程测量规范》和《城市测量规范》甚至明确要采用左右角观测。
在很多时候进行平差计算时，计算后的精度指标与实际测量数据质量不符，这与平差计算的起算点精度有非常大的关系，并不能真实反映导线测量外业数据质量。在分析原因时，建议根据《城市测量规范》中有关导线测量部分的描述进行判断：
1.采用左、右角观测时导线（网）测角中误差按下式计算：
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（3）［2］
2.以导线方位角闭合差计算测角中误差时按下式计算：
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---同公式（2）--- （4）［1］［2］
式中
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为测站圆周角闭合差，即左右角之和与360°差值（″）；
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为
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的个数。
城市轨道交通平面控制一等和二等控制网为静态卫星定位网，现在绝大多数工程采用双频接收机。卫星定位网优点主要有：控制区域范围大；不强求所有点两两通视；测量误差均匀不累计；点位绝对精度高。土建工程实际利用较多为二等卫星线路控制网，规范对点的布设要求为平均约2千米左右一对，但实际工作中，受观测条件（包括仪器性能、人员技能、空气纯净度、温度及湿度、周边地理环境等）影响，比较利于导线观测的一对GPS点距离宜为800～1300米，边长太短则两点边长相对精度较低，太长则观测时清晰度不够，瞄准产生的偶然误差较大；且很多情况下受规划、调线、人文、测量设计精度等因素限制地铁车站周边并没有按规范要求布设有二等卫星平面控制点，单位工程利用较困难。
城市轨道交通平面控制三等网为线路加密控制网，采用精密导线测量方式施测，其主要优点有：测量方法简单，方便引入施工区域与使用，施工放样时相对定位精度高，可根据施工自身要求灵活布设导线点。但缺点也明显，轨道交通工程导线测量受周边通视条件影响非常大，有时导线边长甚至低于100米，边长相对精度较低，测量误差累计且不易检查剔除粗差。
结合长期工程实践，经验建议：
1.测量二等卫星网时按规范要求施测与解算，仔细检核选取能够控制覆盖整个区域的相对精度较高的控制点，并注意选取轨道线网交叉区域的共用GPS点作为约束点。
2.当测量三等线路加密控制网时，观测数据质量评定采用公式（3），整个导线网控制区域精度利用公式（1）衡量，本次测量作业以外业观测质量评价为主要依据；
3.当测量施工区域加密导线（网）时，因受三等导线网点自身精度和导线边长引起的观测误差等方面的影响宜采用公式（1）判定，以公式（2）判定本次测量水平角观测中误差，加密作业以本次导线测量的闭合差作为检定本次成果合格与否的主要依据。
4.前文公式（1）、（2）或（4）缺陷在于不能准确反映本次测量外业实测数据质量，优点在于能判断区域测量点位误差整体分布情况；公式（3）能准确判断测量活动外业数据观测质量，受高等级控制点误差限制成果有时不一定会符合导线精度要求。当公式（3）满足但不满足公式（1）时，必须重新检核起算点精度，必要时延伸变换起算点。故进行外业数据初步统计审查时需结合实际情况予以区别考虑。
精密导线测量距离观测技术要求［3］在规范中亦有明确要求：
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注：1.（a+bD）为仪器标称精度，a为固定误差，b为比例误差系数，D为距离观测值（以km计）；
2.一测回指照准目标一次读数4次。
3.观测时读取温度和气压，一般输入仪器内进行自动改正；测后进行加、乘常数改正，高程归化与投影面改正。
但有时测距边太短时，特别是小于100米时，因仪器系统误差、人为观测误差和往返观测条件改变的影响，很些情况下测距相对中误差解算后小于1/80000，这时需根据现场实际观测条件和测量点位使用的重要程度在测量技术报告中予以说明和体现。
为提高测距观测数据精度，建议如下：
1.严格按精密导线要求，在测量前认真检校仪器，测量时预热仪器10分钟左右使其与环境温度一致，利用温度计和气压计读取气象值，输入仪器以便自动改正气象参数条件；当阳光强烈或逆光观测时，必须遮阳打伞。同时点位埋设时尽量保证观测方向空旷，并避开高发热体。
2.当仪器预载软件可导线观测时宜采用记录电子化，仪器会根据观测的斜距和垂直角进行改正后得到平距；当纸质人工记录时，必须按规范要求计算，记录观测的斜距和垂直角，经垂直角正倒镜误差改正后计算出改正后的平距；
3.有些仪器可系统内部设置加乘常数值，有些不行，进行检校的机构也不同；比如工程常用的著名瑞士徕卡品牌全站仪在专业徕卡工作室就可以系统内部修正检定的a、b值，但一般检定机构就没有该权限。当实际检定的加乘常数值较大时，距离必须进行常数改正，如较小（小于1+1ppm）可以不予考虑。
前文仅对外业观测做出了一些阐述，但测量工作不仅仅是要外业观测数据质量高，而且要内业方面使得整个精密导线控制网误差及精度均匀，在数据平差时还需进行一定的人为干预，使得控制网测角与测距误差相互匹配，使得整个控制网精度更均匀，这需要我们在平差时合理选取观测时的加乘常数a、b值，各位同行可以试验检验下。
现以我司监理的某市地铁某区间隧道左线盾构掘进至1200米时，采用直接导线法测量地下控制基线边的外业观测数据利用常用的南方平差易2005软件严密平差处理数据为例，分析不同平差参数时的精度评定结果。
外业观测按城市轨道交通工程测量规范技术要求进行并进行左右角测量，统计如下表：
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人工简易计算和软件严密平差计算精度评定如下表
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规范中要求当采用左右角观测时，圆周闭合差应小于4″，当取限值时，
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=2.82″；显然，施工单位观测各测站成果显著小于规范要求的限差，但平差计算得到的测角中误差偏大，这与软件的计算方法和控制点精度有关，而利用公式3计算得到的测角中误差明显更贴近观测实际。各位读者可使用武大的科傻软件平差尝试下，会好很多。
总之，测量工作需结合规范要求和野外实际观测条件以及测量技术要求要达到的合理精度等方面来综合考虑；仔细审慎评定测量成果的精度和可利用性，认真、合理做到胆大心细；以便更好掌控现场测量工作。
参考文献：
［1］工程测量规范［P］GB 50026-2007.北京：中国计划出版社，2008
［2］城市测量规范［P］CJJ/T 8-2011.北京：中国建筑工业出版社，2011
［3］城市轨道交通工程测量规范［P］GB/T 50308-2017.北京：中国建筑工业出版社，2017
作者简介：
胡超（1984.01—），男，汉族，湖北荆州人，工程师，本科，单位：广州轨道交通建设监理有限公司，研究方向：工程测量。