關于施工控制網測量方案的探討

李苑紅

摘 要：本文主要探討了施工控制網的平面控制和高程控制，并采用不同的方法進行驗證，并對測量成果進行分析、對比和驗證，確保測量成果的可靠性，以便正確驗證該方案的優越性。

關鍵詞：施工控制網 觀測墩 復測基線 同步環 異步環

1.前言

施工控制測量（construction control survey）是為建立施工控制網進行的測量。包括：施工控制網的坐標系統設計和精度設計、施工控制網的布設、控制點的標石或觀測墩的埋設或建造、控制網的觀測及平差計算以及控制網的定期復測。下面就以廣東省陽江抽水蓄能電站施工控制網為例進行探討。

2.概述

陽江抽水蓄能電站位于廣東省陽春市八甲山區，距陽春市50km，距陽江市60km。為配合電站施工，需布設施工控制網。根據工程建設規模、參照規范要求，施工控制網的等級選用二等。上庫庫區高程約750米，下庫庫區高程約50米，測區高差大、地勢陡峭、林木茂密、交通困難、通視條件差。

3.資源配置

3.1主要儀器設備

雙頻靜態GNSS接收機7臺；水準儀2臺，因瓦條碼水準標尺兩對；全站儀2臺。以上儀器設備均按有關規定檢驗或檢定且在有效期內。

3.2軟件配置

中海達HGO數據處理軟件2套；同濟大學GPS_NET數據處理軟件1套；清華山維測量控制網平差軟件2套；邊長改正軟件3套。

3.3人員配置

該項目投入有類似工作經驗的工程技術人員19人，其中高級工程師4人，工程師8人，助理工程師4人，其他職稱技術人員3人。

3.4已有資料利用情況

利用測區內已有的GNSS D級點“GPS22”、“GPS42”的1954年北京坐標作為平面控制起算數據，已有的三等水準點“IV水02”的1956年黃海高程作為高程控制起算數據，以測區內“IV水06”、“GPS04”、“GPS36”、“GPS41”、“GPS42”作檢查之用，經現場踏勘標石穩固，保存完整，經檢測可靠可供使用。

4.基本技術要求

坐標系統：獨立坐標系（掛靠1954年北京坐標系）。

高程系統：1956年黃海高程系。

工程投影高程面為50m、400米、750米。

5.平面控制測量

5.1平面施工控制網布設

根據規范規定的原則進行選點，整個測區共布設24座觀測墩。上庫大壩、上庫公路、進出水口區域有“ⅡYX19～ⅡYX24”可用；下庫大壩、下庫公路、進出水口區域有“ⅡYX1～ⅡYX7”可用；石崎崗隧道洞口區域有 “ⅡYX9～ⅡYX12”可用；紅花涌隧道洞口區域有“ⅡY X 1 5～ⅡY X 1 8”可用；頭門崗隧道洞口區域有“ⅡY X16、ⅡYX19～ⅡYX21”可用。全網最大邊長2053m，最短邊長342m，平均邊長1054m。

5.2觀測墩埋設

平面控制點（除起算舊點外）全部設立具有強制歸心裝置的觀測墩，觀測墩埋設規格按相關規范要求，埋設時為確保強制歸心基座水平，用圓水準氣泡作檢查。

5.3二等電磁波邊長測量

（1）邊長測量

為確保平面控制網的精度滿足要求，采用徠卡全站儀按規范二等邊長測量技術要求施測通視點間電磁波邊長，用于GNSS網約束平差和檢核GNSS網的精度，共測邊19條。

（2）邊長改化

施工控制網為獨立平面控制網，邊長投影到測區高程面上，測距邊的歸算按下列規定：

①邊長改正時不進行高斯投影改正，即取Y=0。

②經過氣象、加常數、乘常數、周期誤差改正后的斜距，才化為水平距離。

③測距邊的氣象改正按儀器說明書給出的公式計算；測距邊的加常數、乘常數改正根據儀器檢驗的結果計算。

④測距邊長經氣象改正、加乘常數改正、周期誤差改正、傾斜改正后，把邊長分別歸算至50米、400米、750米施工高程面。

（3）邊長計算

采用我院編制的邊長改正軟件，觀測邊長經測距儀加常數、乘常數、周期誤差，溫度、氣壓、二差改正及傾斜改正后。歸算至指定高程面上，二等測距邊長往返測較差全部符合限差2（a+b*D）要求，且有63%小于1/2限差，對向觀測邊長平均值中誤差0.5 mm，測距精度優。

5.4二等GNSS網測量

（1）外業觀測

標石埋設完成后，經過兩個多月的穩定期，便開始觀測。采用GNSS靜態測量方式進行測量。

（2）基本技術要求，見表1。

（3）GNSS網平差

①基線解算完成后，進行GNSS網平差。所有GNSS點均納入GNSS網進行統一計算，平差過程由軟件自動計算。

② 三維無約束平差：在WGS-84橢球上進行三維自由網平差，平差后基線平均相對誤差為1/174420，點位平均中誤差為5.4mm，平差結果精度指標符合規范要求。

③ 二維約束平差：以點GPS22與點GPS42為起算點放到GNSS網中進行二維約束平差，算出一套1954年北京坐標。得到點ⅡYX09的1954年北京坐標和點ⅡYX09到點ⅡYX01的方位角α9-1，加上用全站儀測定的點ⅡYX04到點ⅡYX01的邊長三個條件作為起算數據放到GNSS網進行二維約束平差，算出各點坐標為最終成果。

點ⅡYX01到點ⅡYX04邊長計算分別投影到50米、400米、750米，算出三套邊長，相應地GNSS網也算出三套坐標。

（4）精度統計

二維平差后最終坐標平差值最弱點為“ⅡYX12”，點位中誤差為±4.8mm（規范要求≤±7mm），54%小于1/2限差，100%小于限差；平均邊長相對中誤差為1/343951，62%小于1/2限差。為方便施工引測及地形限制，導致ⅡYX11-ⅡYX12邊長只有約340米，以致其相對中誤差略大（1/78269）。后經電磁波測距檢查得出電磁波測距邊長與GNSS成果反算邊長較差為0.5mm完全滿足規范要求，從外部檢核ⅡYX11-ⅡYX12邊長相對中誤差對成果影響甚微。

5.5主算與核算成果比較及GNSS網邊長外部符合檢核

兩套軟件（ H G O和同濟大學GPS_NET）平差計算精度指標都符合規范中二等施工控制網的精度要求，對比兩套軟件計算結果，坐標差值在毫米級，未出現異常情況，主算、核算成果得到驗證，取主算成果為最終成果。

把GNSS網平差坐標成果反算邊長，與高精度全站儀施測的邊長作比較，邊長較差符合要求，說明GNSS網精度良好，成果可靠。

6.高程控制測量

6.1水準路線的布設

按規范要求進行二等水準點點位選擇。全線新埋設二等水準點18座，利用舊水準點8座，聯測GNSS點5個，共有31個二等水準高程點。水準路線布設成由35個測段、三個閉合環構成的水準網，水準路線全長47公里。水準點布設均勻合理，能滿足各標段方便使用。

6.2二等水準測量

每天作業前均對儀器進行了i角檢查，i角均小于限差±20秒。由往測轉向返測時，兩支標尺互換位置，并重新整平儀器。水準測量在成象清晰、穩定時進行。

6.3平差計算

各測段高差經正常水準面不平行改正、尺長改正后，采用清華山維“工程測量控制網平差系統NASEW95”軟件，以測站數為權，進行平差計算。 起算點為“IV水02”，其1956年黃海高程為52.957。

6.4水準測量精度統計

水準點高程中誤差最大為±2 . 6 m m，高差中誤差最大為±2.3mm。由二等水準測量各精度指標可見，二等水準測量精度優，成果可靠。

6.5二等水準與三角高程比較

為了更好的驗證二等水準計算的可靠性，用全站儀從下庫到上庫測一條多角高程導線（點ⅡYX08到點ⅡYX15，高差為440.25米），平差后得出高差閉合差為0.029cm。相互驗證不存在粗差，成果可靠。

6.6二等水準與GNSS擬合高程比較

利用聯測了二等水準的五個平面點：“ⅡYX02、ⅡYX06、ⅡYX08、ⅡYX15、ⅡYX16”的水準高程作為起算數據放到GNSS網中進行平差求出其它點的擬合高程。在平差之前均對每個點進行檢查。由此求出的擬合高程與水準高程進行比較，較差甚微，相互驗證不存在粗差，成果可靠。

7.說明和建議

觀測墩基座強制歸心裝置配備兩種螺絲，一種接儀器端為英制，另一種接儀器端為公制，以滿足不同儀器使用。為能長期使用已建立的施工控制網，建議在以后的施工過程中保護好測量標志，確保施工控制網的完整性。為保證以后施工放樣的長期使用，按規范要求，施工控制網建立一年后應進行復測。根據蓄能電站地形特點，成果資料有投影到50米、400米、750米高程面三套成果，使用時請注意不要混用。

參考文獻：

[1]水利水電工程施工控制測量規范.SL52-2015.

[2]水利水電工程測量規范.SL 197-2013.

[3]全球定位系統（GPS）測量規范. GB/T18314-2009.

[4]國家一、二等水準測量規范. GB/T 12897-2006.

[5]測量任務書.