廣州白云國際機(jī)場(chǎng)場(chǎng)外航煤輸送管道工程測(cè)量

馬力，林騰輝，盧榮（廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州 510060）

廣州白云國際機(jī)場(chǎng)場(chǎng)外航煤輸送管道工程測(cè)量

馬力?，林騰輝，盧榮
（廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州 510060）

廣州白云國際機(jī)場(chǎng)場(chǎng)外航煤輸送管道工程項(xiàng)目測(cè)量任務(wù)是一宗超大型的多測(cè)量類型的綜合性項(xiàng)目。本文綜合運(yùn)用E級(jí)GPS，三級(jí)RTK控制測(cè)量，四等水準(zhǔn)，過河水準(zhǔn)測(cè)量，帶狀數(shù)字化地形圖測(cè)量，線路縱斷面測(cè)量，無驗(yàn)潮模式水下地形測(cè)量及線路測(cè)量等技術(shù)方法，得到 1∶500、1∶2 000帶狀數(shù)字地形圖及縱斷面圖成果。

航煤輸送管道工程；控制測(cè)量；CORS；地形圖測(cè)繪；縱斷面測(cè)量

1 引 言

為滿足廣州地區(qū)航空運(yùn)輸業(yè)發(fā)展及白云機(jī)場(chǎng)業(yè)務(wù)量增長的需求，解決現(xiàn)有航空煤油的供應(yīng)瓶頸、有效降低運(yùn)輸成本和加強(qiáng)航空煤油供應(yīng)保障性，擬建設(shè)廣州白云國際機(jī)場(chǎng)場(chǎng)外航煤輸送管道工程項(xiàng)目（以下簡稱航煤輸送管道），航煤輸送管道全線擬建總長約 93 km。管線全線埋設(shè)地下，大部分為開挖式埋設(shè)，其中經(jīng)過河流、公路、鐵路的地方采用定向鉆穿越施工方法。

考慮到廣州白云國際機(jī)場(chǎng)場(chǎng)外航煤輸送管道工程項(xiàng)目測(cè)量任務(wù)是一宗超大型的多測(cè)量類型的綜合性項(xiàng)目。本項(xiàng)目需要進(jìn)行E級(jí)GPS、四等水準(zhǔn)、三級(jí)RTK控制測(cè)量，過河水準(zhǔn)測(cè)量，線路 1∶2 000帶狀數(shù)字化地形圖測(cè)量，復(fù)雜地段及穿（跨）越位置 1∶500數(shù)字化地形圖測(cè)量，線路縱斷面測(cè)量（包括河道縱斷面測(cè)量）。

2 控制測(cè)量

2.1 E級(jí)GPS控制網(wǎng)

航煤輸送管道工程由于線路較長，部分區(qū)域遠(yuǎn)離廣州市坐標(biāo)系的中央子午線，為了使投影長度變形不大于 2.5 cm/km（相對(duì)誤差為1/40000），設(shè)置了東西兩個(gè)投影帶，其中西投影帶中央子午線經(jīng)過白云山摩星嶺，東投影采用114°中央子午線［1］。本項(xiàng)目E級(jí)GPS控制網(wǎng)共布設(shè)42個(gè)點(diǎn)，共聯(lián)測(cè)20個(gè)四等以上GPS控制點(diǎn)，E級(jí)控制網(wǎng)基線數(shù)據(jù)處理軟件采用JAVAD隨機(jī)軟件Pinnacle軟件進(jìn)行解算，將解算出來的基線用同濟(jì)大學(xué)GPS后處理軟件TGPPS for Windows進(jìn)行平差計(jì)算。首先在WGS-84坐標(biāo)系下進(jìn)行三維無約束平差計(jì)算，然后在廣州坐標(biāo)系下進(jìn)行約束平差，如圖1所示。

圖1　航煤輸送管道工程E級(jí)GPS控制網(wǎng)

? 收稿日期:2016—02—23

作者簡介:馬力（1985—），男，工程師，主要從事城市工程測(cè)量方面工作。

基金項(xiàng)目：廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2012Y2-00035；2013Y2-00031）

平差時(shí)，以13個(gè)起算點(diǎn)的廣州坐標(biāo)系西投影帶坐標(biāo)成果作為約束，進(jìn)行二維約束平差，平差得到該段控制點(diǎn)的廣州西帶坐標(biāo)。在投影帶分界線以東范圍的8 個(gè)E級(jí)控制點(diǎn)獨(dú)立構(gòu)成東帶E級(jí)GPS控制網(wǎng)，采用7個(gè)起算點(diǎn)的東投影帶坐標(biāo)進(jìn)行平差計(jì)算，輸出東投影帶坐標(biāo)成果，以滿足投影帶分界線以東1∶500地形圖測(cè)圖需要。利用東西投影帶公共樣本點(diǎn)的兩套坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了兩投影帶的換帶計(jì)算。

E級(jí)GPS測(cè)量精度如表1所示，東西投影帶樣本點(diǎn)位坐標(biāo)精度如表2所示。

E級(jí)GPS精度統(tǒng)計(jì)表 表1

東、西投影帶樣本點(diǎn)位坐標(biāo)誤差 表2

2.2 三級(jí)CORS RTK

本項(xiàng)目以《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》［2］為依據(jù)，結(jié)合已建立的廣州市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位城市測(cè)量服務(wù)綜合系統(tǒng)（GZCORS），共布設(shè)三級(jí)CORS RTK控制點(diǎn)54個(gè)，共27組，精度情況如表3所示。

GZCORS-RTK檢測(cè)精度表 表3

3 高程測(cè)量

3.1 四等水準(zhǔn)測(cè)量

四等水準(zhǔn)測(cè)量儀器采用Leica NA2水準(zhǔn)儀，檢校按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，具體作業(yè)方法按照《國家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》［3］執(zhí)行。E級(jí)GPS點(diǎn)高程及三級(jí)RTK點(diǎn)高程均采用GPS測(cè)量方式，GPS高程測(cè)量工作完成后，對(duì)E級(jí)控制點(diǎn)及三級(jí)RTK分別進(jìn)行10%的四等水準(zhǔn)檢測(cè)。利用二、三等水準(zhǔn)點(diǎn)作為已知點(diǎn)，布設(shè)成四等水準(zhǔn)附合線路。檢測(cè)較差為30L 。L為附合路線長度，以千米為單位，如表4所示。

四等水準(zhǔn)高程和RTK/GPS靜態(tài)高程對(duì)比表 表4

3.2 跨河水準(zhǔn)測(cè)量

四等水準(zhǔn)跨河河面大于 100 m需施測(cè)跨河水準(zhǔn)測(cè)量，其中流溪河、增江三處河面需要進(jìn)行跨河水準(zhǔn)測(cè)量。跨河水準(zhǔn)測(cè)量場(chǎng)地的選定與布設(shè)應(yīng)遵循以下要求:

（1）跨河場(chǎng)地應(yīng)選擇在水面較窄、土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、便于設(shè)站的河段。應(yīng)盡可能有較高的視線高度，安置標(biāo)尺和儀器點(diǎn)應(yīng)盡量等高。

（2）跨河水準(zhǔn)測(cè)量的場(chǎng)地，應(yīng)使兩岸儀器及標(biāo)尺點(diǎn)能構(gòu)成平行四邊形、等腰梯形、大地四邊形、“Z”字形或類似圖形，以便保證觀測(cè)質(zhì)量。

跨河水準(zhǔn)測(cè)量儀器采用WILD N3、DiNi12水準(zhǔn)儀，檢校按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，具體作業(yè)方法按照《國家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》執(zhí)行。跨河水準(zhǔn)測(cè)量場(chǎng)地選擇在水面較窄、土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、便于設(shè)站的河段，兩岸儀器及標(biāo)尺點(diǎn)能構(gòu)成平行四邊形。四段跨河水準(zhǔn)測(cè)量最大每測(cè)回高差中誤差0.45 mm，最大高差中數(shù)中誤差0.23 mm，滿足技術(shù)規(guī)范的要求。

4 地形圖測(cè)繪

本項(xiàng)目需要沿管道中線測(cè)繪寬度為 120 m、長88.1 km的1∶2 000帶狀地形圖測(cè)繪，面積13.4 km2，復(fù)雜地段及穿越位置共15處 1∶500數(shù)字化地形圖測(cè)量，如圖2所示。

圖2　1∶2000、1∶500地形圖圖幅接合表

4.1 陸地帶狀地形圖測(cè)繪

陸地帶狀地形圖測(cè)繪采用免棱鏡全站儀，進(jìn)行圖根導(dǎo)線和細(xì)部測(cè)量。圖根導(dǎo)線施測(cè)全部采用全站儀和反射棱鏡，外業(yè)觀測(cè)時(shí)采用電纜連接全站儀傳輸?shù)絇DA存儲(chǔ)器，采用測(cè)區(qū)成果處理系統(tǒng)軟件進(jìn)行圖根導(dǎo)線平差計(jì)算。航煤輸送管道工程帶狀地形圖繪制基于EPS2008平臺(tái)軟件，數(shù)字法測(cè)圖的工作過程主要有:數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、外業(yè)連線、數(shù)字化成圖、成果輸出和數(shù)據(jù)管理。

圖3　廣州市規(guī)劃基礎(chǔ)信息化測(cè)繪平臺(tái)數(shù)據(jù)檢查窗口

如圖3所示，采用廣州市規(guī)劃基礎(chǔ)信息化測(cè)繪平臺(tái)對(duì)地形圖數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查［4］，該平臺(tái)提供了外業(yè)數(shù)據(jù)采集記錄、內(nèi)業(yè)平差計(jì)算、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、地形圖繪制、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等成套的作業(yè)模塊。通過VBScript腳本批量自動(dòng)執(zhí)行、對(duì)檢查出的錯(cuò)誤自動(dòng)定位，并提供自動(dòng)修復(fù)方法及交互編輯方法，對(duì)不符合要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)測(cè)量外業(yè)、內(nèi)業(yè)、入庫一體化，成果滿足《廣州市基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)整理工作手冊(cè)》的要求［5，6］。

4.2 水下地形圖測(cè)繪

除陸地地形測(cè)繪外，還有河道，如流溪河、增江等共4處河道需要進(jìn)行水下地形測(cè)量，采用GPS與測(cè)深儀的有機(jī)組合，基于“GZCORS結(jié)合大地水準(zhǔn)面精化成果”的三維實(shí)時(shí)定位技術(shù)在水下地形測(cè)量的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)無驗(yàn)潮模式水下地形測(cè)量作業(yè)。在無驗(yàn)潮模式水下高程測(cè)量作業(yè)前進(jìn)行已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)檢核，測(cè)深作業(yè)前、后按規(guī)范要求在測(cè)區(qū)對(duì)測(cè)深儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)。

在GPS-RTK工作模式下，流動(dòng)站GPS可測(cè)得其天線幾何中心的基準(zhǔn)高程h1，再減去GPS天線到水面的高度h2，即可反算出水面基準(zhǔn)高程。水面基準(zhǔn)高程減去測(cè)深儀測(cè)得的水深h3，就可得到水底點(diǎn)的基準(zhǔn)高程，故水底點(diǎn)基準(zhǔn)高程可表示為:h=h1-h2-h3［7］。該方法能有效消除波浪、潮汐、水位落差等因素對(duì)水底高程的影響。

本項(xiàng)目采用廣州中海達(dá)HD-27型全數(shù)字測(cè)深儀進(jìn)行水深測(cè)量，在每次測(cè)深前后都要利用比測(cè)板對(duì)測(cè)深儀測(cè)深數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)。通過調(diào)整聲速，以得到最佳測(cè)深效果。測(cè)量完成后，再通過布設(shè)測(cè)深檢查線進(jìn)行檢查，將測(cè)深檢查線與主測(cè)深線相交處圖上 1 mm范圍內(nèi)水深點(diǎn)的深度進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)互差要滿足各項(xiàng)精度要求［8］。經(jīng)處理的數(shù)據(jù)文件（?.HTT）可以直接供中海達(dá)海洋成圖軟件調(diào)用，生成水下地形圖。

5 縱斷面測(cè)量

縱斷面測(cè)量在陸地上可采用全站儀、GZCORS RTK直接測(cè)定斷面點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。對(duì)于復(fù)雜的水下地形，如岸線邊緣地帶有水草、石頭、木樁、淺灘等的地方，可以采用GPS-RTK定位結(jié)合測(cè)桿測(cè)深的方法獲得。對(duì)于測(cè)量船無法到達(dá)的淺灘可采用GPS-RTK步行測(cè)深的方式來完成野外數(shù)據(jù)的采集，或者采用全站儀架設(shè)在岸上，人工拿花桿棱鏡采集散點(diǎn)的方式進(jìn)行。圖4給出某測(cè)段繪制的縱斷面圖與地形圖的對(duì)比情況。本項(xiàng)目斷面測(cè)量為管道中線縱斷面測(cè)量，具體測(cè)量技術(shù)要求如下:

圖4　某測(cè)段縱斷面與地形圖對(duì)比

（1）斷面點(diǎn)的取舍視現(xiàn)場(chǎng)情況而定，斷面在高低有變化的拐點(diǎn)處均要采集平面坐標(biāo)和高程，以能合理表達(dá)地形變化為原則。局部高差變化小于 0.5 m的溝坎可舍去，斷面點(diǎn)間距不應(yīng)大于圖上 50 mm。

（2）管中線通過河流、水塘、沖溝、溝渠時(shí)應(yīng)加密斷面點(diǎn)。

（3）管中線通過河流時(shí)，中線兩側(cè) 25 m平行線須要測(cè)量水底標(biāo)高，標(biāo)高僅在地形圖上表示，不需要繪制縱斷面圖。

6 結(jié) 論

本項(xiàng)目需要進(jìn)行E級(jí)GPS、四等水準(zhǔn)、三級(jí)RTK控制測(cè)量，過河水準(zhǔn)測(cè)量，線路 1∶2 000帶狀數(shù)字化地形圖測(cè)量，復(fù)雜地段及穿（跨）越位置 1∶500數(shù)字化地形圖測(cè)量，線路縱斷面測(cè)量（包括河道縱斷面測(cè)量）及線路測(cè)量。測(cè)量類型多樣，要求相對(duì)復(fù)雜，對(duì)大型線路測(cè)量的控制網(wǎng)布設(shè)、跨帶投影、地形圖測(cè)繪等技術(shù)問題具有一定的指導(dǎo)意義。

［1］喻永平.投影長度變形對(duì)廣州地鐵21號(hào)線線路設(shè)計(jì)的影響［J］.測(cè)繪通報(bào)，2014（1）：77～79.

［2］CJJT73-2010.全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］GBT12898-2009.國家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范［S］.

［4］廣州市城市規(guī)劃局.廣州市城市規(guī)劃基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)整理工作手冊(cè)（1∶500、1∶1000、1∶2000）［R］.

［5］秦亮軍，劉洋，歐海平等.廣州市基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)建庫及動(dòng)態(tài)更新［J］.測(cè)繪工程，2010，19（5）：44～48.

［6］張鵬程.廣州市基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫建庫及動(dòng)態(tài)更新關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.城市勘測(cè)，2009（6）：11～14.

［7］馬小計(jì)，何義斌，趙建虎.無驗(yàn)潮模式下的GPS水下地形測(cè)量技術(shù)［J］.測(cè)繪科學(xué)，2003，28（2）：29～34.

［8］封振玲，李志剛.數(shù)字測(cè)深儀與GPS RTK相結(jié)合進(jìn)行無驗(yàn)潮模式水下地形測(cè)量［J］.礦山測(cè)量，2006（3）：68～70.

Engineering Survey of Running Piping Outside of Guangzhou Baiyun International Airport

Ma Li，LinTengHui，Lu Rong
（Guangzhou Urban Planning&Design Survey Research Institute，Guangzhou 510060，China）

Engineering survey of running piping outside of Guangzhou Baiyun international airport contains E GPS，ⅢRTK Control survey，fourth-grade leveling，river-crossing leveling，zoster section survey，profile survey and underwater topographic survey with tide-free mode.We obtain some useful conclusions on topographic maps of 1∶500，1∶2000 and section drawings.

engineering of running piping；control survey；cors；topographical survey；profile survey

1672-8262（2016）02-132-04中圖分類號(hào)：P258

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