廊涿干渠（保定段）施工控制網(wǎng)建立

史庚武 （河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

1 工程概況

廊涿干渠是南水北調(diào)中線工程河北省段配套工程之一，自南水北調(diào)中線總干渠三岔溝口門分水，經(jīng)涿州市、固安縣和永清縣，穿京廣鐵路、京珠高速和京九鐵路至廊坊的廣陽水庫，線路全長(zhǎng)80km，其中保定段長(zhǎng)約31km。為滿足工程施工測(cè)量放樣的需要，需要建立工程施工控制網(wǎng)。

2 控制網(wǎng)精度的確定

廊涿干渠輸水采用地埋PCCP管道，按照《水利水電工程施工測(cè)量規(guī)范》要求，建筑物輪廓點(diǎn)平面和高程放樣精度相對(duì)于臨近基本控制點(diǎn)中誤差應(yīng)不大于±20mm～±30mm，其最末級(jí)平面控制點(diǎn)相對(duì)于同級(jí)起始點(diǎn)或鄰近高一級(jí)控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不應(yīng)大于±10mm。因此，施工控制網(wǎng)平面精度選擇D及GPS控制網(wǎng)，高程控制網(wǎng)采用三等水準(zhǔn)。為保持平面及高程系統(tǒng)與規(guī)劃設(shè)計(jì)階段一致，且成果更好吻合，聯(lián)測(cè)了南水北調(diào)中線工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段已經(jīng)建立的GPS平面控制點(diǎn)及水準(zhǔn)控制點(diǎn)作為施工控制網(wǎng)的起算點(diǎn)，并且聯(lián)測(cè)點(diǎn)分布均勻。

3 平面控制網(wǎng)測(cè)量

3.1 選點(diǎn)、埋石

控制網(wǎng)選點(diǎn)兼顧平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)共用，沿廊涿干渠線路盡量靠近開挖線布點(diǎn)，間距300m～500m，控制點(diǎn)選點(diǎn)遵循以下原則：交通便利、基礎(chǔ)穩(wěn)定且利于標(biāo)石保存，不受施工干擾；遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電臺(tái)、微波站等）200m以上；遠(yuǎn)離高壓輸電線路和微波通道50m以上；遠(yuǎn)離有強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號(hào)的地方（如大片水域和高大建筑物）；站點(diǎn)周圍視野開闊，高度角15°范圍內(nèi)無超高障礙物。為滿足常規(guī)儀器施工放樣的要求，每個(gè)控制點(diǎn)至少有一個(gè)點(diǎn)與其通視。控制網(wǎng)新選控制點(diǎn)64點(diǎn)、利用已有C級(jí)GPS點(diǎn)1點(diǎn)、D級(jí)GPS點(diǎn)7點(diǎn)，全網(wǎng)共72點(diǎn)。

控制網(wǎng)標(biāo)石采用明標(biāo)方式，標(biāo)石頂面高出地面0.2m。以使標(biāo)石既不宜破壞又便于架設(shè)儀器觀測(cè)。標(biāo)石制作采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑，標(biāo)石頂面鑲埋刻“十”字線鋼筋標(biāo)志，標(biāo)石頂面印控制點(diǎn)編號(hào)。

3.2 觀測(cè)

平面控制網(wǎng)觀測(cè)采用6臺(tái)Trimbe 5700雙頻GPS接收機(jī)(5mm＋1ppm)，觀測(cè)采用邊連接方式。GPS參數(shù)設(shè)置為衛(wèi)星高度截止角為15°，同時(shí)觀測(cè)有效衛(wèi)星數(shù)≥4，有效觀測(cè)衛(wèi)星總數(shù)≥6，觀測(cè)時(shí)段數(shù)為1，觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度1h，采樣間隔10s～30s，點(diǎn)位幾何圖形強(qiáng)度因子PDOP≤10。

3.3 平面控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理

基線向量解算采用Trimbe公司TGO軟件，在WGS84坐標(biāo)下進(jìn)行基線處理。全網(wǎng)共有重復(fù)基線24條，基線長(zhǎng)度較差ds≤，式中，a 為GPS固定誤差(mm)，b 為比例誤差系數(shù)(mm/km)，d 為基線平均邊長(zhǎng)（km）。經(jīng)公式ds≤2計(jì)算統(tǒng)計(jì)24條重復(fù)基線限差最小為57.5mm、最大為75.6mm，實(shí)測(cè)重復(fù)基線較差最大為5mm。滿足重復(fù)基線長(zhǎng)度較差不大于的要求。重復(fù)基線差值區(qū)間統(tǒng)計(jì)見表1。

重復(fù)基線差值區(qū)間統(tǒng)計(jì)表 表1

為進(jìn)一步檢驗(yàn)GPS網(wǎng)觀測(cè)值得質(zhì)量，進(jìn)行了3節(jié)點(diǎn)的環(huán)閉合差檢驗(yàn)，異步環(huán)閉合差檢驗(yàn)公式為；式中n 為閉合環(huán)邊數(shù)。a 為固定誤差（mm），b 為比例誤差（1×10-6），d 為實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)（km）。GPS控制網(wǎng)平均邊長(zhǎng)為0.5km，經(jīng)計(jì)算統(tǒng)計(jì)水平分量最大允許誤差為104mm、垂直分量最大允許誤差為73mm，實(shí)測(cè)水平分量誤差最大為7mm、垂直分量誤差最大為17mm，滿足環(huán)閉合差檢驗(yàn)要求。

控制網(wǎng)平差首先進(jìn)行三維無約束平差，不約束平面坐標(biāo)和高程，以發(fā)現(xiàn)并消除GPS測(cè)量中的粗差，三維無約束平差的結(jié)果反映了GPS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度，控制網(wǎng)三維無約束平差最弱邊相對(duì)精度為1/139670，說明平面控制網(wǎng)內(nèi)部精度均勻可靠。以克拉索夫斯基參考橢球定義平差基準(zhǔn)，采用高斯投影對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行二維約束平差后，施工控制網(wǎng)的最弱邊相對(duì)精度為1/117940，滿足《工程測(cè)量規(guī)范》D級(jí)GPS網(wǎng)最弱邊相對(duì)中誤差不大于1/40000的要求。

4 高程控制網(wǎng)測(cè)量

高程控制網(wǎng)測(cè)量按三等水準(zhǔn)精度進(jìn)行，完成了D638～D634和D634～ML025FW 兩條水準(zhǔn)路線。三等水準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)為：每千米偶然中誤差M△≤±3.0(mm)、往返測(cè)不符值不大于，符合路線閉合差不大于，檢測(cè)已測(cè)測(cè)段高差的差不大于。式中:K 為符合路線側(cè)段長(zhǎng)度（km）。

水準(zhǔn)觀測(cè)采用Trimble DiNi12（0.3mm/km）電子水準(zhǔn)儀，為減弱外業(yè)測(cè)量所產(chǎn)生的誤差，提高觀測(cè)精度，開測(cè)前進(jìn)行水準(zhǔn)儀i 角檢查，設(shè)站時(shí)用遮陽傘遮蔽陽光；安置水準(zhǔn)儀時(shí)應(yīng)使三腳架的其中兩腳與水準(zhǔn)路線方向平行，第三腳輪換置于路線的左右兩側(cè)；同一測(cè)站上觀測(cè)不得兩次調(diào)焦，轉(zhuǎn)動(dòng)儀器測(cè)微鼓時(shí)最后的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)為旋進(jìn)等措施。

水準(zhǔn)網(wǎng)平差計(jì)算采用《科傻平差計(jì)算軟件》，平差前進(jìn)行了水準(zhǔn)尺長(zhǎng)度誤差改正。三等水準(zhǔn)附合路線閉合差統(tǒng)計(jì)見表2。

三等水準(zhǔn)附合路線閉合差統(tǒng)計(jì) 表2

5 結(jié) 論

GPS平面控制網(wǎng)較常規(guī)的三角網(wǎng)、邊角網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)具有不需要相鄰點(diǎn)間通視、點(diǎn)位布置靈活、可充分發(fā)揮GPS高精度、高可靠性、高效和高自動(dòng)化的特點(diǎn)，大大提高了作業(yè)效率，保證了成果質(zhì)量和可靠性。

[1]GB/T12898-2009,國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

[2]GB/T 18314-2009,全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001.

[3]SL52-93,水利水電工程施工測(cè)量規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2008.

[4]周中謨,義杰軍.GPS衛(wèi)星測(cè)量原理與應(yīng)用[M].北京：測(cè)繪出版社,1997.

[5]李青岳.工程測(cè)量學(xué)[M].北京：測(cè)繪出版社,1984.