任宏偉

GPS在某核電廠首級平面控制網(wǎng)測量中的應(yīng)用

任宏偉

結(jié)合核電廠工程特點,介紹了GPS技術(shù)在某核電廠首級平面控制網(wǎng)設(shè)計和施測中的應(yīng)用,重點對 GPS測量布網(wǎng)設(shè)計、數(shù)據(jù)觀測進(jìn)行了闡述,分析了實施環(huán)節(jié)中需關(guān)注的問題和相關(guān)技術(shù)要求,最后對GPS首級平面控制網(wǎng)的觀測質(zhì)量、成果精度進(jìn)行了評價總結(jié),達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

核電廠,首級網(wǎng),平面控制網(wǎng),GPS測量

1 工程概述

某核電廠位于湖北偏遠(yuǎn)山區(qū),工程規(guī)劃建設(shè) 4臺百萬千瓦級壓水堆核電機組。該項目建設(shè)用地周圍山體平均海拔高程約80m～200m。測區(qū)附近有國家 GPS C級控制點 4個,分別是GPS09,GPS10,GPS11,GPS12?？紤]工程建設(shè)需要,擬以上述 4個C級 GPS網(wǎng)點為基礎(chǔ),進(jìn)行擴展加密,建立一套 D級 GPS首級平面控制網(wǎng)(簡稱“首級網(wǎng)”,下同),總網(wǎng)點數(shù) 18個,含 4個已知點和 14個待測點。

首級網(wǎng)建立過程中,采用高等級GPS測量技術(shù)和高精度數(shù)據(jù)處理方法等技術(shù)手段精心設(shè)計與實施。在具體實施過程中,首先對控制網(wǎng)設(shè)計方案進(jìn)行針對性設(shè)計與多次優(yōu)化。GPS網(wǎng)點標(biāo)石按照《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》D級標(biāo)準(zhǔn)制造和埋設(shè),永久中心標(biāo)志采用不銹鋼制作。埋石采用混凝土現(xiàn)場灌制而成,基巖標(biāo)石采用切割機現(xiàn)場切割,所選位置穩(wěn)定、牢固。在 GPS觀測時,采用中點多邊形的圖形結(jié)構(gòu),以同步圖形擴展方式進(jìn)行施測,采用靜態(tài)測量模式,6臺接收機同步觀測。該網(wǎng)共觀測 70條基線,最長基線(CF012～CF013)長 2.530 km,最短基線(CF010～CF009)長 0.196 km。

2 控制網(wǎng)的設(shè)計

GPS控制網(wǎng)點的設(shè)計原則考慮以下因素：1)覆蓋整個核電廠區(qū);2)兼顧考慮輔助配套工程建設(shè)需要,如進(jìn)廠道路、生活區(qū)、觀景平臺、混凝土生產(chǎn)鏈等;3)點位易于后期工程使用,不易被破壞或受影響較小;4)網(wǎng)型圖形條件較優(yōu),觀測時有較多的重復(fù)基線和獨立環(huán),有構(gòu)成異步閉合條件,幾何強度較好;5)多網(wǎng)點之間可以不通視,但每一個點至少有一個以上的通視方向;6)網(wǎng)點布局易于廠區(qū)次級網(wǎng)建立時的擴展,觀測;7)網(wǎng)點應(yīng)遠(yuǎn)離大功率的無線電發(fā)射源 200m以上,高壓輸電線 50m以上,避免其周圍磁場對GPS衛(wèi)星信號的干擾;8)網(wǎng)點附近不應(yīng)有大面積的水域或?qū)﹄姶挪ǚ瓷?或吸收)強烈的物體,避免多路徑效應(yīng)影響。

3 控制網(wǎng)的實施

觀測前星歷預(yù)報資料收集：

野外觀測前 1天,應(yīng)收集觀測當(dāng)天測區(qū)上方星歷預(yù)報及PDOP值的大小。要求的衛(wèi)星數(shù)至少為 4顆,PDOP值應(yīng)小于 6,依據(jù)收集信息,合理制定外業(yè)作業(yè)調(diào)度表,提高外業(yè)搬站測量的準(zhǔn)確性。

外業(yè)觀測時的注意事項：1)嚴(yán)格按作業(yè)調(diào)度表規(guī)定的時間按時開關(guān)機作業(yè),確保同步觀測同一衛(wèi)星組;2)接收機在觀測的過程中,禁止在接收機近旁使用對講機或手機等干擾GPS信號接收的行為;3)觀測站周圍視場開闊,在視場內(nèi)周圍障礙物的高度角根據(jù)情況一般應(yīng)小于 10°～15°;4)觀測時長 90m in。

4 控制網(wǎng)的精度分析

4.1 GPS數(shù)據(jù)處理精度分析

將外業(yè)觀測數(shù)據(jù)導(dǎo)入 TOPCON Pinnacle軟件,以 GPS10,GPS11為平差已知控制點,經(jīng)一系列的 GPS平差與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計算,GPS點位中誤差全部滿足核電廠首級網(wǎng)±20mm的技術(shù)要求,并且各種坐標(biāo)系的點位精度量值與分布基本一致,均在 1/3限差范圍內(nèi),精度良好。首級網(wǎng)在北京 54坐標(biāo)系下約束平差,坐標(biāo)平面精度參見表 1。

表1 GPS點位平面精度統(tǒng)計表

按國家四等測量控制網(wǎng)技術(shù)要求,全部 70條基線的約束點間的邊長相對中誤差均滿足 Δ≤1/100 000。約束點間的基線邊長相對中誤差統(tǒng)計情況參見表 2。

表2 約束點間的邊長相對中誤差統(tǒng)計表

4.2 GPS首級網(wǎng)的檢查、驗證

用Ⅰ級(mD≤±2mm)全站儀對首級測量控制網(wǎng)的邊長進(jìn)行檢測,其較差符合國家規(guī)范規(guī)定的不大于 1/40 000要求。檢測數(shù)據(jù)參見表 3。

表3 全站儀檢測距離與 GPS反算距離比較

5 結(jié)語

衡量一個測量控制網(wǎng)建立成功與否,除了控制網(wǎng)精度達(dá)到相應(yīng)測量規(guī)范要求外,另外一個很重要的方面就是其實用性。一個測量精度再高的控制網(wǎng),在工程施工建設(shè)過程中,如果使用不方便,利用率低,那么也不能算作成功。本首級網(wǎng)于 2008年 5月開始建設(shè),歷時一個月完成。建成后至今,該首級網(wǎng)為核電主廠區(qū)場平土石方工程、主體工程勘察勘測,以及附屬配套工程的建設(shè)測量定位,發(fā)揮了極其重要的作用,總體上達(dá)到了預(yù)期建設(shè)的目的。

首級網(wǎng)的建立是一個系統(tǒng)工程,從網(wǎng)點設(shè)計,到外業(yè)觀測,再到數(shù)據(jù)處理,每一個環(huán)節(jié)都直接關(guān)乎其質(zhì)量。首級網(wǎng)質(zhì)量的好壞不但影響前期工程建設(shè)的測量精度,而且對后續(xù)次級測量控制網(wǎng)的建立也有直接影響。由于各核電廠自身的廠址地貌不同,首級網(wǎng)的建立方式不具有可復(fù)制性,但首級網(wǎng)建立的流程、需關(guān)注的事項是有共性的。本文通過對某核電廠首級平面測量控制網(wǎng)建設(shè)的全過程梳理,可以為后續(xù)相關(guān)核電項目的首級網(wǎng)建設(shè)提供參考。

[1]GB/T 18314-2001,全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范[S].

[2]GB 50026-2007,工程測量規(guī)范[S].

On app lication of GPS in primary level control network m easurem ent in som e nuclear power p lant

REN Hong-w ei

Combining with theengineering characteristics of thenuclear power plant,the paper introduces GPS technique in primary level control network design and its application in themeasurement of some nuclear power plant,mainly illustrates GPSmeasurement network layout design and the data observation,analyzes the attentive prob lems and relative technicalelements in the implementation step,and undertakes theevaluation summary of the observation quality and result accuracy of GPS primary level control network,so as to achieve the expected aims.

nuclear power plant,primary network,level control network,GPSmeasurement

TU198.6

A

1009-6825(2011)03-0203-02

2010-09-21

任宏偉(1983-),男,工程師,中廣核工程有限公司,廣東 深圳 518124