平原水庫工程原始地形測量

劉曉明 ，孫 平

（1.濰坊市峽山水庫管理局，山東 濰坊 ；2.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013）

在常規(guī)地形測量中，一般采用水準(zhǔn)儀、全站儀等對原始地形進(jìn)行斷面測量，然后采用CAD軟件進(jìn)行繪圖。這種測量方法準(zhǔn)確可靠，但工作效率不高。在面積較大的平原水庫原始地形測量中，通視條件較差，若完全采用全站儀進(jìn)行測量，則需要不斷地進(jìn)行轉(zhuǎn)點，測量周期較長。GPS RTK定位技術(shù)是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)，能夠達(dá)到厘米級精度。采用全站儀結(jié)合GPS RTK技術(shù)進(jìn)行原始地形測量的方法,在保證測量精度符合要求的同時可以有效地提高測量工作效率。

1 原始地形測量方法

原始地形測量工作開始前，施工單位應(yīng)編制“原始地形測量工作方案”。測量方案的主要內(nèi)容應(yīng)包括原始地形測量范圍、測量技術(shù)要求、測量工具選用、測量斷面布置、測量成果整理、測量進(jìn)度計劃等內(nèi)容。監(jiān)理單位應(yīng)按施工合同文件、相關(guān)規(guī)范要求對測量方案進(jìn)行審批，以作為原始地形測量工作的依據(jù)。

1.1 壩基與建筑物地基原始地形測量

壩基及建筑物地基是平原水庫工程中的重要部位，原始地形測量成果是工程計量和地基驗收的重要依據(jù)，必須確保測量成果能夠真實、準(zhǔn)確、全面地反映工程原始地形。原始地形測量時，在地形平坦區(qū)域的斷面間距一般設(shè)為30～50 m，地形變化較大的區(qū)域或轉(zhuǎn)彎段應(yīng)適當(dāng)加密。根據(jù)規(guī)范要求“測點間圖上距離應(yīng)不大于3 cm”，若對應(yīng)1∶200的比例尺，則每一斷面上的測點間距不宜超過6 m。測點位置應(yīng)根據(jù)地形變化情況布置，復(fù)雜地形測點應(yīng)適當(dāng)加密。斷面寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行計算并超出工程部位5～10 m。

壩基斷面測量采用全站儀測軸線點，GPS RTK技術(shù)測斷面點的方法進(jìn)行測量。原始地形測量工作開始前，首先利用已知測量基準(zhǔn)點采用全站儀對壩軸線、建筑物軸線進(jìn)行測量放樣，并每隔50 m或100 m打下木樁并編號。然后采用GPS RTK技術(shù)對軸線樁的平面坐標(biāo)、高程進(jìn)行復(fù)核，若偏差值在規(guī)范允許范圍之內(nèi)，則開始采用GPS RTK對本斷面進(jìn)行測量。若偏差值超出規(guī)范允許偏差范圍，則應(yīng)分析原因重新校核GPS RTK的基準(zhǔn)站設(shè)置。

建筑物斷面采用全站儀進(jìn)行測量，以不超過5個斷面（約200 m）為一測站，具體可根據(jù)地形、天氣等情況進(jìn)行調(diào)整。測量斷面布置應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙在建筑物斷面尺寸變化處設(shè)置，地形變化較大的部位應(yīng)加設(shè)測量斷面。

1.2 庫區(qū)料場原始地形測量

庫區(qū)原始地形測量一般作為料場復(fù)查時進(jìn)行土石方平衡計算的依據(jù)，采用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行地形測量能夠滿足相關(guān)要求。測量工作開始前，先按照設(shè)計平面圖分成幾個大的測區(qū)，然后安排多臺RTK流動站同時測量，測區(qū)內(nèi)測量點一般按50 m×50 m方格網(wǎng)進(jìn)行布置。常規(guī)測量工作完成后，最后對地形變化較大的部位進(jìn)行加密測量。

1.3 測量人員配置

工程測量是一項比較專業(yè)的工作，主要測量人員必須持證上崗。在GPS RTK作業(yè)中，測量人員必須熟悉基準(zhǔn)站設(shè)置、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)設(shè)定等，以便出現(xiàn)測量誤差超限時能夠及時查找原因，糾正錯誤。同時原始地形測量又是一項艱苦、枯燥的工作，測量人員白天在野外進(jìn)行測量，晚上還需要及時整理測量數(shù)據(jù)。因此，配備的測量人員需要具有較強的責(zé)任心和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。

原始地形測量一般采用施工單位、監(jiān)理單位、建管單位等聯(lián)合測量的方式進(jìn)行，以提高工作效率，避免測量成果爭議。各單位應(yīng)安排1～2人，共同參與整個測量工作。

2 測量質(zhì)量控制要點

2.1 測量控制點復(fù)核

在工程應(yīng)用中使用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)是WGS-84坐標(biāo)系數(shù)據(jù),而目前我們測量成果普遍使用的是以1954年北京坐標(biāo)系或是地方獨立坐標(biāo)系為基礎(chǔ)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。因此必須將WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到BJ-54坐標(biāo)系或地方(任意)獨立坐標(biāo)系。

為了檢驗當(dāng)前站RTK作業(yè)的準(zhǔn)確性，在測設(shè)斷面點前必須檢查一點以上的已知控制點，或已知任意地物點、地形點。當(dāng)檢核在規(guī)范限差要求范圍內(nèi)時，方可開始RTK斷面測量。斷面中心樁的精度要求和斷面點相對于斷面中心樁的誤差應(yīng)符合規(guī)范要求。

2.2 基準(zhǔn)站設(shè)置

大部分GPS RTK技術(shù)采用電臺模式進(jìn)行基準(zhǔn)站與流動站的鏈接，基準(zhǔn)站坐標(biāo)和信號傳輸效果是影響測量精度的主要因素。因此，基準(zhǔn)站一般應(yīng)設(shè)置在已知測量基準(zhǔn)點上，并結(jié)合庫區(qū)地形特點進(jìn)行合理布置。基準(zhǔn)站與流動站的距離一般不宜超過5 km。當(dāng)流動站測量精度不能滿足規(guī)范要求時，必須重新設(shè)置基準(zhǔn)站。測量過程中，應(yīng)安排專人維護(hù)測量基準(zhǔn)站。

2.3 測量點布設(shè)

測量點布設(shè)應(yīng)遵循2個原則，一是滿足規(guī)范要求即測點間距不宜超過6 m；二是能夠準(zhǔn)確反映地形特征即在地形變化轉(zhuǎn)折點進(jìn)行測設(shè)。選擇測量點不是簡單的“立尺”行為，而是需要測設(shè)人員理解測量點成圖方法，使測量點布設(shè)合理，全面覆蓋地形特征點。測量點選擇時應(yīng)有施工、監(jiān)理、建管單位的測量人員同時在場，對有異議的測點，及時指出糾正。

2.4 測量原始數(shù)據(jù)確認(rèn)

為確保測量原始數(shù)據(jù)的真實、完整性，每天在測量工作結(jié)束后測量人員應(yīng)及時將測量儀器中存儲的數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機，并打印3份以上，經(jīng)施工、監(jiān)理、建管等聯(lián)合測量人員共同簽認(rèn)后各單位分別存檔。

3 測量成果整理

3.1 繪制斷面圖

斷面圖和地形圖比例尺范圍應(yīng)為 1∶200～1∶500。原始地形斷面測量完成后，施工單位根據(jù)聯(lián)合簽認(rèn)的測量記錄繪制CAD斷面圖或采用CASS等成圖軟件自動生成斷面圖。庫區(qū)原始地形可采用CASS等成圖軟件生成數(shù)字地面模型（DTM）。監(jiān)理部門對施工單位繪制的斷面圖進(jìn)行審核確認(rèn)，以作為相關(guān)工程量的計量依據(jù)。

3.2 工程量計算

對于采用聯(lián)合測量方式進(jìn)行的原始地形測量成果，施工、監(jiān)理、建管單位一般不會對測量結(jié)果有爭議。但測量完成后仍需及時進(jìn)行相關(guān)工程量計算，應(yīng)將實測工程量與合同工程量進(jìn)行比對。根據(jù)測量規(guī)范要求：兩次獨立測量同一區(qū)域的開挖工程量其差值小于5%（巖石）和7%（土方）時，可取中數(shù)（或協(xié)商確定）作為最后值。因此，建議當(dāng)實測工程量與合同工程量差值超過上述范圍時，應(yīng)聯(lián)系設(shè)計單位分析原因，必要時對相關(guān)部位進(jìn)行復(fù)測。

4 結(jié)語

在平原水庫工程建設(shè)項目中土石方開挖與回填是主要工程項目且工程量較大，全面、準(zhǔn)確、快速地提供工程原始地形測量成果是做好土石方開挖與回填平衡計算、土石方調(diào)配，合理組織施工的重要前提。工程原始地形測量成果直接影響到工程施工進(jìn)度和投資控制，因此高效地完成工程原始地形測量工作是平原水庫工程施工準(zhǔn)備階段過程中的一項重要工作。