摘要：本文論述了青島海灣大橋一級加密控制網(wǎng)布測方案的形成。為滿足各施工進(jìn)度需要，保證施工測量精度，需對首級控制網(wǎng)進(jìn)行加密，建立大橋一級加密控制網(wǎng)，為大橋施工提供可靠的控制測量資料。

關(guān)鍵詞：一級加密控制網(wǎng) 高程貫通測量

1 概述

青島海灣大橋位于黃海中部、膠東半島南部的膠州灣內(nèi)。地處著名的對外貿(mào)易良港青島，是我國繼東海大橋、杭州灣大橋之后又一座具有世界級規(guī)模的超長跨海橋梁，是青島市規(guī)劃的膠州灣東西岸跨海通道“一路、一橋、一隧”中的“一橋”，也是山東省“五縱四橫一環(huán)”公路網(wǎng)主框架的重要組成部分。

隨著工程施工的逐步展開，首級控制網(wǎng)已不能滿足大橋施工放樣的需要，為了解決大橋施工放樣精度，對首級控制網(wǎng)進(jìn)行加密建立大橋一級加密控制網(wǎng)，為大橋施工提供可靠的控制測量資料。

2 主要技術(shù)依據(jù)

①《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/T18314-

2001）；

②《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（JTJ/T 06-

98）；

③《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）；

④《工程測量規(guī)范》（GB50026-93）；

⑤《青島海灣大橋土建工程施工技術(shù)規(guī)范》；

⑥《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》（GB 12898-91）。

3 采用系統(tǒng)

3.1 平面坐標(biāo)系統(tǒng)

3.1.1 青島80坐標(biāo)系

青島80坐標(biāo)系是根據(jù)1980西安坐標(biāo)進(jìn)行平移的方法建立的，參考橢球與西安坐標(biāo)系相同，長半軸a=6378140.0m，扁率a=1/298.257。中央子午線為東經(jīng)120°，投影高程面為0高斯平面。

青島80坐標(biāo)系與1980西安坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

X西=X青+

3890000.000m

Y西=Y青+300000.000m

測區(qū)青島80坐標(biāo)系大地高與1985國家高程基準(zhǔn)之間的高程異常為8.8m。

3.1.2 大橋施工坐標(biāo)系

大橋施工坐標(biāo)系為獨立坐標(biāo)系，根據(jù)設(shè)計報告及青監(jiān)橋（2007）53號文中關(guān)于大橋施工坐標(biāo)系的規(guī)定，大橋施工坐標(biāo)系根據(jù)設(shè)計的非通航孔橋橋面平均高程12m和通航孔橋橋面平均高程50m（均為1985國家高程基準(zhǔn)），分別計算兩套邊長經(jīng)過不同的投影面改正的大橋施工坐標(biāo)系的成果。

其參數(shù)如下：

中央子午線東經(jīng)：120°15′

投影高程面：12m（非通航孔橋橋面平均高程）

50m（通航孔橋橋面平均高程）

大橋施工坐標(biāo)系的起算坐標(biāo)及起算方位角的確定：

選取大橋兩端的QD15、QD01兩首級控制點，以QD15的假設(shè)坐標(biāo)（X=10000.000m，Y=10000.000m）為起算坐標(biāo)，QD15至QD01的假設(shè)方位0°00′00.0″為起算方位角。

3.2 高程系統(tǒng)

高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準(zhǔn)。

4 技術(shù)指標(biāo)

4.1 平面加密網(wǎng)精度

青島海灣大橋平面加密控制網(wǎng)采用《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/T18314-2001）中的C級網(wǎng)精度進(jìn)行觀測，加密控制網(wǎng)精度應(yīng)滿足以下技術(shù)指標(biāo)：

起始邊邊長相對中誤差≤1/150000；

最弱邊邊長相對中誤差≤1/70000；

最弱邊相鄰點點位中誤差≤±10.0mm。

4.2 高程加密網(wǎng)精度

水準(zhǔn)測量誤差（每公里水準(zhǔn)測量的偶然中誤差MΔ和每公里水準(zhǔn)測量的全中誤差MW），一般不得超過表3規(guī)定的限差：

5 一級平面加密控制網(wǎng)

5.1 一級加密控制網(wǎng)布設(shè)

一級加密控制網(wǎng)是在青島海灣大橋GPS首級控制網(wǎng)點和GPS綜合應(yīng)用系統(tǒng)的框架下進(jìn)行加密，為了保證一級加密控制網(wǎng)精度，按國家C級GPS網(wǎng)要求進(jìn)行施測，在原有的基礎(chǔ)上每隔500-600m搭建測量平臺布設(shè)加密控制點。海上加密網(wǎng)GPS測量至少與三個首級控制網(wǎng)點或GPS綜合應(yīng)用系統(tǒng)參考站點聯(lián)測，且要考慮圖形強(qiáng)度，其網(wǎng)形布置成以測量平臺連線為公共邊的重疊多層三角形，以此加強(qiáng)海中加密網(wǎng)點與首級網(wǎng)的圖形聯(lián)系強(qiáng)度。

5.2 基線解算及平差計算

5.2.1 基線解算

一級加密控制網(wǎng)基線解算采用TTC軟件進(jìn)行處理，解算時須注意正確處理周跳和大殘差等質(zhì)量較差的觀測數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)正確、可靠。保留合理基線，對不合要求的基線需仔細(xì)分析、準(zhǔn)確判斷，根據(jù)需要進(jìn)行合理的取舍?；€解算要保證同步環(huán)閉合差、非同步閉合差及重復(fù)邊閉合差應(yīng)符合規(guī)范要求如下：

①同步環(huán)的坐標(biāo)分量及全長相對閉合差檢核不得大于2ppm·D與3ppm·D。

②非同步環(huán)按標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18314-2001規(guī)定：

5.2.2 平差計算

①GPS控制網(wǎng)平差采用武漢大學(xué)開發(fā)的Cosa GPS5.1數(shù)據(jù)處理軟件。

②在GPS基線解算質(zhì)量檢核合格的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行GPS網(wǎng)的WGS-84坐標(biāo)系下的三維無約束平差。取一個首級網(wǎng)GPS控制點或參考站點為基準(zhǔn)點進(jìn)行平差，來評定GPS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度與外業(yè)觀測質(zhì)量，并利用基線向量改正數(shù)進(jìn)行粗差的檢驗，基線向量的改正數(shù)（V△X、V△Y、V△Z）的絕對值應(yīng)滿足以下要求：V△X≤3σ V△Y≤3σ V△Z≤3σ。

③在WGS-84坐標(biāo)系下三維無約束平差檢核合格的基礎(chǔ)上，在青島80坐標(biāo)系下，固定聯(lián)測的全部首級GPS點和參考站點的青島80坐標(biāo)進(jìn)行二維約束嚴(yán)密平差，得出各控制點的青島80坐標(biāo)系坐標(biāo)。

④經(jīng)過青島80坐標(biāo)系平差后，在大橋施工坐標(biāo)下，固定聯(lián)測的全部首級GPS點和參考站點的大橋坐標(biāo)，在大橋施工坐標(biāo)系（投影面高程12m或50m，中央子午線120°15'）的過渡坐標(biāo)系中進(jìn)行約束平差，網(wǎng)平差成果通過各項檢驗后，最后將平差結(jié)果進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)，即可得出設(shè)計的大橋施工坐標(biāo)系坐標(biāo)（投影面高程12m或50m）。

6 高程控制網(wǎng)

6.1 數(shù)據(jù)采集

由于海中加密控制點布設(shè)在海中測量平臺上，相鄰點間距離比較遠(yuǎn)，無法采用常規(guī)水準(zhǔn)進(jìn)行水準(zhǔn)測量。鑒于受大氣垂直折光差、地球曲率、人工照準(zhǔn)目標(biāo)誤差等誤差的影響，海中進(jìn)行三等精度三角高程測量，采用帶全自動尋找目標(biāo)的精密全站儀進(jìn)行，針對以上主要誤差來源，采用兩臺儀器分別架設(shè)在兩個測量平臺上，精確量出儀器高、棱鏡高，同時正倒鏡對向觀測，以消除大氣垂直折光差和地球曲率等誤差影響，然后調(diào)換儀器進(jìn)行觀測，以消除儀器系統(tǒng)誤差，采用自動識別目標(biāo)的儀器，以消除人工照準(zhǔn)誤差。

6.2 數(shù)據(jù)處理

海中跨海高程觀測采用全站儀自動存儲數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)將數(shù)據(jù)下載到電腦中，首先對一組正鏡或倒鏡觀測值進(jìn)行粗差檢驗，剔除不合格的數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，以兩臺儀器同時觀測的正倒鏡平均值作為一個單測回，與另一組調(diào)換儀器所觀測的單測回組成一組雙測回，將所有雙測回取平均值即得出一跨兩控制點高差。根據(jù)跨海高程觀測線路，利用所有觀測高差共同組成高程網(wǎng)，按距離定權(quán)進(jìn)行嚴(yán)密平差，求出各海中加密控制點的85高程。

7 結(jié)論

結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況，合理布測施工加密控制網(wǎng)。使用高精度數(shù)據(jù)處理軟件，精密星歷解算基線向量，使平差成果的各項精度都顯著高于設(shè)計指標(biāo)及相關(guān)等級網(wǎng)要求，全橋的施工精度得到了保障。

參考文獻(xiàn)：

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[3]GBT 18314-2001 全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范.

[4]GB 12898-91 國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范.

[5]周傳松，姜本濤.青島海灣大橋高精度施工控制網(wǎng)的建立[J].人民長江，2007（10）：89-101.

作者簡介：劉永偉（1983-），男，河南開封人，畢業(yè)于平頂山工學(xué)院，助理工程師。