無定向閉合導線測量技術在核電中的應用

黃金生

(中國核工業華興建設有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

核電廠房數量多、布置不規則、分散等特點以及廠房±0.000 m以上結構施工，導致廠區控制網點相互之間的通視條件差；核電廠址一般選擇巖石地質條件，廠房、道路管網負挖施工需要采用爆破方式，會對廠區控制網點產生擾動、變形、沉降影響，甚至破壞，導致可利用的控制網點數量變少，甚至無法滿足核電施工測量。

采用常規的三角網、邊角網、已知定向閉合導線進行控制網測量難以實施；只采用簡單的無定向導線測量，未有多余觀測，其精度和可靠性低，無法滿足核電控制網測量要求。為了使恢復的廠區測量控制網點實現較高的精度要求和可靠性，達到已有控制網點的精度要求。結合現場施工環境、測量控制點布設情況或穩定性狀況，最大限度降低測量誤差、提高精度。經過不斷地分析、對比，并結合國內外施工控制網測量經驗，采用無定向閉合導線測量技術及施工方法，解決核電廠區測量控制網難以實施的難題。

1 無定向閉合導線測量原理

1.1 無定向閉合導線簡介

無定向閉合導線就是沒有已知方向的閉合導線，從一個導線點出發，沿著導線各點轉一圈，最后閉合到出發的導線點上，整個閉合導線中兩個或多個已知點之間沒有相鄰形成定向點。從理論上看，這種閉合導線是不能夠使用常規的方法來計算出各條邊的坐標方位角以及各未知點的坐標數據，主要是因為起算的時候沒有定向點，且所有已知點之間不通視。所以，我們也將這種導線稱之為無定向閉合導線。無定向閉合導線如圖1所示。

1.2 無定向閉合導線計算

無定向閉合導線任意一個已知點都沒有定向角，在推算各個未知點導線邊時必須有一個定向角。以假定起始坐標方位角法為例，闡述無定向閉合導線計算原理。

以圖1為例，B點、F點為已知點，H點為校核點，其余為待測點，β1,β2，…，βn均為觀測角，S1,S2，…，Sn均為觀測邊長。首先進行閉合導線內角和計算β1+β2+…+βn，與多邊形內角和(n-2)×180°的差值Δβ是否滿足精度要求，把Δβ按照觀測角個數進行觀測角改正。

2 無定向閉合導線測量特點

單條或一般的無定向導線由于相對多余觀測數較少，尤其是缺少導線的橫向控制，對角度觀測缺乏檢核。三角網精度較高，但需要觀測點之間相互通視，且邊長不宜相差過大。無定向閉合導線測量具有以下特點:

1)具有閉合導線的特點，對觀測角進行多余觀測以及角度閉合差改正，在一定程度上消除導線橫向誤差的影響。

2)導線各點上的方向數較少，除結點外只有兩個方向，對通視條件要求的限制較小，易于選點和降低覘標高度。

3)圖形布置非常靈活，選點時可根據具體情況隨時改變或增減控制點。

4)進行往返多余測回觀測，能避免不易發現觀測值中的粗差，提高可靠性。

5)加入校核點，有利于減少或降低導線橫向誤差、縱向誤差的影響。

6)架設儀器、棱鏡、覘標時，采用天底儀進行對中整平，最大限度減少儀器對中與覘標偏心誤差，提高對點精度、角度觀測值精度、閉合導線可靠性。

7)相對于三角網，減少邊長和角度觀測數量，縮短觀測、間歇時間，減少環境對控制點以及觀測的影響，保證觀測的連續性，提高觀測值的可靠性，從而提高工作效率。

3 應用實例

3.1 工程概況

以霞浦核電一期工程1號機組次級控制網點恢復為例，采用無定向閉合導線測量技術進行次級控制網點恢復測量，并與已有次級控制網點數據進行比較分析，分析該測量技術方法的可行性與實用性[1]。

結合霞浦核電一期工程1號機組廠房布置情況、現場施工環境、次級控制網點位置及數量等綜合考慮，在1號機組沿著核島、常規島、BOP廠房布設一圈閉合導線點。共12個控制網點，其中包含2個已知點、2個校核點、2個過渡點。

次級控制網點恢復點既要利于埋設、觀測以及后續使用方便，更要降低現場施工對其影響，保證恢復點長期性、穩定性、適用性，恢復點采用不小于0.5 m長、直徑不小于φ20的鋼筋埋設于可靠、穩定的地方，高程點與平面點共用，控制點周圍采用2 m×2 m的欄桿進行防護。

3.2 無定向閉合導線測量

在進行外業觀測前，需要對儀器工具進行常規性檢校，并滿足要求；對測量人員進行安全技術交底，明確操作方法、注意事項；對作業環境(溫度、濕度、風速等)提前了解，合理安排外業作業時間[2]。采用徠卡全站儀TS60，從一個已知點出發，逆時針觀測，邊長觀測數據取0.1 mm，角度觀測數據取0.1″。

閉合導線測量技術要求見表1，觀測數據見表2。

表1 閉合導線測量技術要求

表2 1號機組次級控制網點恢復觀測數據

3.3 無定向閉合導線計算

無定向閉合導線計算采用“科傻地面控制測量數據處理系統”軟件進行平差計算，首先進行無定向近似坐標計算，再進行精密平差。

平差坐標及精度見表3。

表3 平差坐標及其精度

3.4 精度分析

與已有次級控制網點CJ10點比較(理論值A=4 096.690 3，B=7 108.008 4)，其差值為ΔA=-1.1 mm，ΔB=1.8 mm；與業主委托的第三方測量機構測量的次級網點CJ04點比較(理論值A=3 755.430 8，B=6 907.193 8)，其差值為ΔA=0.8 mm，ΔB=-0.7 mm。

綜上所述，無定向閉合導線測量精度達到工程測量規范最高等級三等導線技術與精度要求，甚至個別測量技術指標遠超三等導線技術要求，基本滿足三角形網二等精度要求。因此，無定向閉合導線測量滿足工程測量規范要求以及核電土建、安裝施工要求，滿足1號機組次級控制網整體性、精確性、統一性，保證核電施工質量。

4 結論

隨著測繪技術、測繪儀器的發展，測量技術方法也發生巨大的變化，投入少、工期短、效率高、技術與方法簡便，去完成復雜的、高精度的測量工作是不斷追求和高質量發展的目標。采用無定向閉合導線測量技術進行控制網點布設、恢復、加密、復測等在核電建設中實用性強、布點靈活、操作簡單、測量精度高，該技術不僅滿足了核電現場施工需要、保障了核電建設質量、降低了施工環境對控制網測量的干擾，而且也減少人員、設備投入成本，縮短施工工期，提高作業效率和社會經濟效益，從而為企業保安全、強質量、降成本、穩增效提供堅實保障。