試論水利測量工程中GPS的應用

張 萍

(貴州省遵義縣水利局，貴州遵義563000)

1 工程概況

九曲河水利樞紐是“治太”十大工程之一的“湖西引排工程”的主要組成部分，是“湖西引排工程”四大樞紐之一。該工程位于某市后巷鎮境內的九曲河入長江口處。該樞紐由60 m3/s(另備用20 m3/s)的抽水站、總凈寬為2 m×12 m節制閘、12(16)m×190 m×2.5 m套閘以及上下游河和3座跨河橋梁、管理設施、老閘拆除等項目組成，具備流域防洪排澇、灌溉供水、航運、水環境保護等多種功能。

2 儀器選擇

這個項目共3人組成測量組，包括一位全職工程師和兩個測量操作人員，在該項目的首席工程師和工程部的領導下，測量組全面負責軸線，施工測量和高程傳遞的沉降觀測，繪制成最終的測量方案和測量報告[1]。所用儀器見表1。

表1 儀器使用表

3 GPS技術在水利測量工程中的應用

3.1 平面控制網測設

3.1.1 場區平面控制網布設原則

必須從整體上考慮平面控制，遵循“先整體、后局部”的測量思路，把握和控制測量精度的原則[2];根據總體方案設計，安裝平面控制網，布置施工場地;在能見度良好的情況下，測量定位點應布置在易保護、安全良好的地方;樁位需要時用鋼管進行圍護，必須用混凝土保護，同時用紅色油漆做好標記，以方便后期測量[2]。

3.1.2 場區平面控制網的布設及復測

由于九曲河水利樞紐項目占地面積大，對高級控制點需要由建設單位、監理單位共同進行復測，并辦理書面交接手續。根據總平面圖，使用Topcon－GTS211D全站儀(測角 2″，測距 1+1PPM)，現場測量布置閉合導線，經距離、角度校測符合點位限差要求后，然后采用極坐標法，作為主場區首級GPS平面控制網，定出建筑物縱橫兩條主軸線。根據《工程測量規范》要求，控制網的技術指標應符合表2的規定，按照要求控制平面控制網的精度。控制措施應保護現場軸線，控制軸線標識不被損壞。

表2 控制網的技術指標

3.2 高程控制網建立

3.2.1 高程控制網的布設原則

為了保證建筑施工控制網的垂直精度建立要求，建立場區內高程控制網。高程控制根據野外測量條件，由甲方提供至少3個水準基點，利用地球自身水準儀(往返測量精度在2 mm/km以內)提供的基準復測檢驗。高程控制網的精度，不少于3個水準測量精度。場面積至少要有3個水準點，水準點的間距應＞1 km，距離回土線應≥15 m，距離建筑物應＞25 m。在水準線布局之前，結合現場情況，埋設半永久性高程基準點，等到3—6個月后再進行測量，測量半永久性的區域高度，這一點也可以被用來作為沉降觀測的基準點。

3.2.2 水準測量規定

水準線路應按附合路線和環形閉合差計算，每千米水準測量高差全中誤差，按下式計算:

式中:MW為高差全中誤差，mm;W為閉合差，mm;L為相應線路長度;N為附合或閉合路線環的個數。

3.3 地下結構的施工測量

開挖前，通過定位軸線調查作為基礎，采用極坐標法，對工程控制樁軸線的測量采用全站儀，測量閉合誤差控制在3 mm。控制措施應保護現場軸線，控制軸線標識不被損壞。基坑開挖后，分別對基坑的投影軸的測軸線進行控制，在基坑控制每個軸的相對位置，在允許的范圍內，利用極坐標法使其閉合使誤差滿足測量要求;做好基準控制點的保護，同時采用塔尺和水準儀分段向基坑內傳遞標高。

3.4 地上結構施工測量

3.4.1 軸線測量

由于建筑物相對較低，施工現場范圍受限制較小，考慮以外控軸線為主，內部閉合為輔的測量方案。

3.4.2 標高傳遞

樓層標高總高控制由設在建筑物首層兩對角柱上的+1.0 m標志處，用經過校準的50 m鋼尺向上逐層傳遞，并在同一垂線每層作▽標志，作為每次層標高測量的依據，各樓層間標高用S 3光學水準儀傳遞，并閉合復核。為減少誤差積累，各樓層的標高均以該在+1.0 mm和+0.50 m處的紅“▽”為基點，以此用整尺向上傳遞，不得由相鄰下層向上層傳遞。

3.4.3 立模測量放樣

立模放樣的內容:測放各種構筑物的立模輪廓點(線);對已架立的模板，預埋件進行位置檢查。施工時根據不同部位的具體操作要求，分別確定平面高程控制線，并向施工班組技術員交底。

3.4.4 安裝測量放樣

本工程安裝項目內容:吊車梁、圈梁及預埋件、網架屋面等。安裝測量內容:測設安裝軸線及高程基準點，進行安裝點的放樣和安裝竣工測量等測量放樣的要求標準，必須按圖紙和規范規定進行，并報監理工程師驗收。

3.5 沉降觀測

九曲河水利樞紐工程的沉降觀測儀器采用的是自動安平水準儀。根據設計要求設置沉降觀測頻率和觀測點位置，在基礎結構的啟動施工完成后，在施工階段，每一層施工測一次，裝修階段完成之前，每一個月測一次沉降，直到完成全部施工。

為了確保建筑物的沉降測量結果及時、準確地反映實際情況，除了及時觀察，為了保證測量精度，并應做到“四定”:①固定水準點;②固定觀測方法和觀測線路;③固定儀器;④固定人員。

3.6 竣工測量

該項目建成后，測量的最終位置、建筑物點高度、各樓房標高、建筑沉降觀測，整理測量結果，交由建設單位進行存檔。在使用過程中，建設單位應按要求使用沉降儀定時觀測，并將測量數據整理編入竣工報告測量項目內。

4 GPS技術在水利工程測量中的應用前景

RTK技術作為GPS技術的一種主流，在水利工程測量中具有非常廣闊的應用前景。目前，建立沿線總體控制測量，用GPS靜態或快速靜態方法，為勘測階段測繪帶狀地形圖、縱面測量、路線平面提供依據，在水利工程施工階段為渠道、閘門、堤壩建立施工控制網，在水利工程測量中，這僅僅是GPS應用的初級階段。今后將會廣闊的推廣RTK技術在不斷應用中，GPS工程測量技術將會更加完善。

[1]徐紹銓，張華海，楊志強，等.GPS測量原理及應用:修訂版[M].武漢:武漢大學出版社，2003:46－74.

[2]張振軍，謝中華，馮傳勇.RTK測量精度評定方法研究[J].測繪通報，2007(01):26－28.