青島海灣大橋一級加密控制網實施綜述

摘要：本文論述了青島海灣大橋一級加密控制網布測方案的形成。為滿足各施工進度需要，保證施工測量精度，需對首級控制網進行加密，建立大橋一級加密控制網，為大橋施工提供可靠的控制測量資料。

關鍵詞：一級加密控制網 高程貫通測量

1 概述

青島海灣大橋位于黃海中部、膠東半島南部的膠州灣內。地處著名的對外貿易良港青島，是我國繼東海大橋、杭州灣大橋之后又一座具有世界級規模的超長跨海橋梁，是青島市規劃的膠州灣東西岸跨海通道“一路、一橋、一隧”中的“一橋”，也是山東省“五縱四橫一環”公路網主框架的重要組成部分。

隨著工程施工的逐步展開，首級控制網已不能滿足大橋施工放樣的需要，為了解決大橋施工放樣精度，對首級控制網進行加密建立大橋一級加密控制網，為大橋施工提供可靠的控制測量資料。

2 主要技術依據

①《全球定位系統（GPS）測量規范》（GB/T18314-

2001）；

②《公路全球定位系統（GPS）測量規范》（JTJ/T 06-

98）；

③《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）；

④《工程測量規范》（GB50026-93）；

⑤《青島海灣大橋土建工程施工技術規范》；

⑥《國家三、四等水準測量規范》（GB 12898-91）。

3 采用系統

3.1 平面坐標系統

3.1.1 青島80坐標系

青島80坐標系是根據1980西安坐標進行平移的方法建立的，參考橢球與西安坐標系相同，長半軸a=6378140.0m，扁率a=1/298.257。中央子午線為東經120°，投影高程面為0高斯平面。

青島80坐標系與1980西安坐標系之間的轉換關系為：

X西=X青+

3890000.000m

Y西=Y青+300000.000m

測區青島80坐標系大地高與1985國家高程基準之間的高程異常為8.8m。

3.1.2 大橋施工坐標系

大橋施工坐標系為獨立坐標系，根據設計報告及青監橋（2007）53號文中關于大橋施工坐標系的規定，大橋施工坐標系根據設計的非通航孔橋橋面平均高程12m和通航孔橋橋面平均高程50m（均為1985國家高程基準），分別計算兩套邊長經過不同的投影面改正的大橋施工坐標系的成果。

其參數如下：

中央子午線東經：120°15′

投影高程面：12m（非通航孔橋橋面平均高程）

50m（通航孔橋橋面平均高程）

大橋施工坐標系的起算坐標及起算方位角的確定：

選取大橋兩端的QD15、QD01兩首級控制點，以QD15的假設坐標（X=10000.000m，Y=10000.000m）為起算坐標，QD15至QD01的假設方位0°00′00.0″為起算方位角。

3.2 高程系統

高程系統采用1985國家高程基準。

4 技術指標

4.1 平面加密網精度

青島海灣大橋平面加密控制網采用《全球定位系統（GPS）測量規范》（GB/T18314-2001）中的C級網精度進行觀測，加密控制網精度應滿足以下技術指標：

起始邊邊長相對中誤差≤1/150000；

最弱邊邊長相對中誤差≤1/70000；

最弱邊相鄰點點位中誤差≤±10.0mm。

4.2 高程加密網精度

水準測量誤差（每公里水準測量的偶然中誤差MΔ和每公里水準測量的全中誤差MW），一般不得超過表3規定的限差：

5 一級平面加密控制網

5.1 一級加密控制網布設

一級加密控制網是在青島海灣大橋GPS首級控制網點和GPS綜合應用系統的框架下進行加密，為了保證一級加密控制網精度，按國家C級GPS網要求進行施測，在原有的基礎上每隔500-600m搭建測量平臺布設加密控制點。海上加密網GPS測量至少與三個首級控制網點或GPS綜合應用系統參考站點聯測，且要考慮圖形強度，其網形布置成以測量平臺連線為公共邊的重疊多層三角形，以此加強海中加密網點與首級網的圖形聯系強度。

5.2 基線解算及平差計算

5.2.1 基線解算

一級加密控制網基線解算采用TTC軟件進行處理，解算時須注意正確處理周跳和大殘差等質量較差的觀測數據，以確保數據正確、可靠。保留合理基線，對不合要求的基線需仔細分析、準確判斷，根據需要進行合理的取舍。基線解算要保證同步環閉合差、非同步閉合差及重復邊閉合差應符合規范要求如下：

①同步環的坐標分量及全長相對閉合差檢核不得大于2ppm·D與3ppm·D。

②非同步環按標準GB/T 18314-2001規定：

5.2.2 平差計算

①GPS控制網平差采用武漢大學開發的Cosa GPS5.1數據處理軟件。

②在GPS基線解算質量檢核合格的基礎上，首先進行GPS網的WGS-84坐標系下的三維無約束平差。取一個首級網GPS控制點或參考站點為基準點進行平差，來評定GPS網的內部符合精度與外業觀測質量，并利用基線向量改正數進行粗差的檢驗，基線向量的改正數（V△X、V△Y、V△Z）的絕對值應滿足以下要求：V△X≤3σ V△Y≤3σ V△Z≤3σ。

③在WGS-84坐標系下三維無約束平差檢核合格的基礎上，在青島80坐標系下，固定聯測的全部首級GPS點和參考站點的青島80坐標進行二維約束嚴密平差，得出各控制點的青島80坐標系坐標。

④經過青島80坐標系平差后，在大橋施工坐標下，固定聯測的全部首級GPS點和參考站點的大橋坐標，在大橋施工坐標系（投影面高程12m或50m，中央子午線120°15'）的過渡坐標系中進行約束平差，網平差成果通過各項檢驗后，最后將平差結果進行平移和旋轉，即可得出設計的大橋施工坐標系坐標（投影面高程12m或50m）。

6 高程控制網

6.1 數據采集

由于海中加密控制點布設在海中測量平臺上，相鄰點間距離比較遠，無法采用常規水準進行水準測量。鑒于受大氣垂直折光差、地球曲率、人工照準目標誤差等誤差的影響，海中進行三等精度三角高程測量，采用帶全自動尋找目標的精密全站儀進行，針對以上主要誤差來源，采用兩臺儀器分別架設在兩個測量平臺上，精確量出儀器高、棱鏡高，同時正倒鏡對向觀測，以消除大氣垂直折光差和地球曲率等誤差影響，然后調換儀器進行觀測，以消除儀器系統誤差，采用自動識別目標的儀器，以消除人工照準誤差。

6.2 數據處理

海中跨海高程觀測采用全站儀自動存儲數據，內業將數據下載到電腦中，首先對一組正鏡或倒鏡觀測值進行粗差檢驗，剔除不合格的數據，以保證數據準確可靠，以兩臺儀器同時觀測的正倒鏡平均值作為一個單測回，與另一組調換儀器所觀測的單測回組成一組雙測回，將所有雙測回取平均值即得出一跨兩控制點高差。根據跨海高程觀測線路，利用所有觀測高差共同組成高程網，按距離定權進行嚴密平差，求出各海中加密控制點的85高程。

7 結論

結合施工現場的實際情況，合理布測施工加密控制網。使用高精度數據處理軟件，精密星歷解算基線向量，使平差成果的各項精度都顯著高于設計指標及相關等級網要求，全橋的施工精度得到了保障。

參考文獻：

[1]陽凡林，曾旭平，楊曉濱，周傳松，獨知行.GPS精密定位在青島海灣大橋首級平面控制網中的應用[J].山東科技大學學報（自然科學版）.2006（1）：25-27.

[2]JTJ/T 066-98 公路全球定位系統（GPS）測量規范[S].

[3]GBT 18314-2001 全球定位系統（GPS）測量規范.

[4]GB 12898-91 國家三、四等水準測量規范.

[5]周傳松，姜本濤.青島海灣大橋高精度施工控制網的建立[J].人民長江，2007（10）：89-101.

作者簡介：劉永偉（1983-），男，河南開封人，畢業于平頂山工學院，助理工程師。