白國榮+柯衛(wèi)宏

摘 要：利用GPS技術(shù)在水利樞紐施工控制網(wǎng)建設(shè)中經(jīng)常會(huì)遇到通視條件差，布點(diǎn)位置局限，距離較近，觀測條件差等問題，在施工控制網(wǎng)選點(diǎn)、觀測、解算中如何避免無效觀測，提高觀測精度、驗(yàn)證和考證觀測結(jié)果，本文通過項(xiàng)目實(shí)施對這些問題進(jìn)行了分析，并在工程運(yùn)用中得到了很好的實(shí)施。

關(guān)鍵詞：控制網(wǎng) 選點(diǎn) 觀測 處理 驗(yàn)證

中圖分類號：TV523 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0031-02

某南疆水利樞紐建立施工控制網(wǎng)，測區(qū)位于山區(qū)陡峭，河道為山谷的狹隘區(qū)域，施工控制網(wǎng)主要為攔河壩、表孔溢洪洞、中孔泄洪洞、深孔放空排沙洞、發(fā)電引水系統(tǒng)、電站廠房、生態(tài)基流發(fā)電系統(tǒng)、發(fā)電廠房等水利設(shè)施和施工道路開挖等施工所用，其中擋水建筑物、泄洪洞及發(fā)電洞進(jìn)水口為1級建筑物；發(fā)電引水隧洞、電站廠房、生態(tài)發(fā)電引水洞及其廠房為2級建筑物；多數(shù)的洞室施工都是對向開挖，甚至還有施工支洞，例如發(fā)電引水隧洞長約6 km左右，包括進(jìn)、出口還有2個(gè)施工之洞；各洞口的施工控制網(wǎng)布點(diǎn)位置局限，距離較近，觀測條件不好，基本上三面環(huán)山，衛(wèi)星的觀測顆數(shù)及所構(gòu)成的空間分布受到限制。

平面控制網(wǎng)基本網(wǎng)（首級控制）等級為二等，各控制點(diǎn)聯(lián)測成為一整體，沒有增設(shè)加密點(diǎn)；高程基本網(wǎng)為二等，加密為三等，平面點(diǎn)標(biāo)石為混凝土觀測墩（1.1～1.3 m高度），墩頂裝有強(qiáng)制對中設(shè)備，觀測墩的底座上埋有水準(zhǔn)標(biāo)志，便于施工控制網(wǎng)的使用。

使用的設(shè)備主要有Trimble雙頻GPS接收機(jī)8臺套（標(biāo)稱精度：5 mm+0.5 ppm×D），日本Sokkia NET05智能型全站儀1套。（標(biāo)稱精度：0.5″，0.8 mm+1 ppm×D），用于邊長的檢測和驗(yàn)證。

執(zhí)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為《水利水電工程測量規(guī)范》（SL197-97）和《水利水電工程施工測量規(guī)范》（SL 52-93）。使用的處理軟件為隨機(jī)商用軟件《Trimble Business Center》，和武漢大學(xué)編寫的《科傻GPS數(shù)據(jù)處理軟件》。

1 選點(diǎn)

施工控制網(wǎng)點(diǎn)通常密度較大、精度較高、使用頻繁、受施工干擾大，有可能隨工程開挖遭到破壞，此外還必須考慮施工的便利性和控制點(diǎn)必要性，尤其在水利樞紐區(qū)域還會(huì)遇到通視條件差，地質(zhì)條件不穩(wěn)定，點(diǎn)位之間距離較近，觀測條件差、布點(diǎn)位置局限的狀況，在本次在項(xiàng)目中更加突出這方面的情況，技術(shù)方案中，控制網(wǎng)點(diǎn)的平面位置采用的是GPS觀測，測區(qū)又屬于高山區(qū)，視場內(nèi)障礙物的高度角的基本都大于15°、布設(shè)的點(diǎn)位根據(jù)施工、地形、地質(zhì)和觀測等條件太局限，部分點(diǎn)與點(diǎn)之間為了保持通視，距離很近，而且有個(gè)別點(diǎn)選在高壓線或發(fā)射臺（聯(lián)通、電信）附近的情況。點(diǎn)位布設(shè)如圖1所示。

圖中從點(diǎn)號W21開始到W04沿公路兩邊一直有35 kV電線來回穿梭，造成W04、W09、W11、W13、W17等點(diǎn)距離高壓線20～50 m不等，而且W16、W17附近有小功率的移動(dòng)和聯(lián)通發(fā)射塔（用于山區(qū)較小的無線電發(fā)射塔），對此又要保證施工控制點(diǎn)埋設(shè)的必要性還要保證其精度質(zhì)量，必需對這些點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，解決的方案是我們通過高精度的全站儀觀測多組邊長來考證成果的可靠性和準(zhǔn)確性。

此外結(jié)合水利設(shè)施建筑物的特點(diǎn)，應(yīng)該在建筑物軸線上布置控制點(diǎn)，便于常規(guī)設(shè)備的放樣施工，但因選點(diǎn)條件有限及現(xiàn)代設(shè)備比較先進(jìn)的特點(diǎn)，控制點(diǎn)埋設(shè)可不考慮建筑物軸線上設(shè)計(jì)點(diǎn)位，可以充分發(fā)揮控制點(diǎn)選埋的靈活性，但一定要考慮施工便利、破壞幾率小、穩(wěn)定且能滿足觀測的要求。

2 觀測

對于山區(qū)作業(yè)，GPS觀測可能遇到可見衛(wèi)星數(shù)較少、障礙物的高度角影響；為了提高GPS網(wǎng)點(diǎn)可靠性和準(zhǔn)確性就要增加觀測時(shí)間、增加觀測時(shí)段、增加重復(fù)設(shè)站次數(shù)保證多余的觀測量；為了提高作業(yè)效率還要合理安排多臺GPS作業(yè)、避免無效觀測等情況，GPS觀測前必需制定觀測計(jì)劃尤為重要。觀測方案的合理性決定成果的可靠性和準(zhǔn)確性，同時(shí)還要提高作業(yè)效率，節(jié)約成本，這都是本項(xiàng)目要著重考慮的問題。

（1）根據(jù)的測區(qū)的星歷預(yù)報(bào)（可見衛(wèi)星數(shù)），從中午13點(diǎn)開始到16點(diǎn)，衛(wèi)星數(shù)在4～6顆，測區(qū)又位于山區(qū)，中午不適宜觀測。

（2）為了增加GPS網(wǎng)可靠性，適當(dāng)?shù)卦黾恿擞^測時(shí)段數(shù)（增加基線數(shù)），即增加了重復(fù)設(shè)站次數(shù)；規(guī)范規(guī)定每個(gè)點(diǎn)的觀測時(shí)段數(shù)不低于2個(gè)，實(shí)際操作時(shí)平均每站均大于2個(gè)時(shí)段，增加的時(shí)段數(shù)主要是衛(wèi)星數(shù)有可能較少的區(qū)域（山谷狹窄的地方）、或起算點(diǎn)和起算方位的控制點(diǎn)。

（3）為了提高GPS網(wǎng)的精度，延長了觀測時(shí)間，規(guī)范的觀測時(shí)間為90～120 min，實(shí)際上均大于120 min，以獲得更多的同步觀測時(shí)間和同步觀測衛(wèi)星；此外對于網(wǎng)中距離較近的點(diǎn)都進(jìn)行了同步觀測，獲得它們之間的直接觀測基線，有助于提高精度；同時(shí)在觀測計(jì)劃表中也要考慮同一建筑物的控制點(diǎn)盡可能在同一個(gè)觀測時(shí)段內(nèi)，如右岸的發(fā)電隧洞進(jìn)口、施工之洞和出口控制點(diǎn)安排在一個(gè)時(shí)段內(nèi)觀測，同樣其他的為一整體的建筑物也可安排在同一時(shí)段內(nèi)，有助于精度的提高和順利貫通，同時(shí)也進(jìn)行了長邊控制。

對于上述觀測條件不太好的情況，例如W03點(diǎn)三面環(huán)山、也可以通過高精度的全站儀觀測多組邊長來驗(yàn)證。

3 數(shù)據(jù)處理

前期規(guī)劃測量時(shí)按照規(guī)范規(guī)定投影長度變形值不大于5 cm/km可不做投影，測區(qū)實(shí)際投影變形值為4.7 cm/km，前期測量工作都在高斯面進(jìn)行，但對于高精度的施工控制網(wǎng)都要求投影變形值為最小，實(shí)際測量邊長=坐標(biāo)成果反算邊長，因此，觀測邊長應(yīng)投影測區(qū)所選定的高程面上，而且使得本次成果能與前期規(guī)劃的成果銜接或相差最小。本次施工控制網(wǎng)先引測了前期規(guī)劃階段的控制點(diǎn)，保證了成果的銜接，再利用引測的施工控制網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)，使用一定的投影方式進(jìn)行投影計(jì)算，本項(xiàng)目是以測區(qū)中心的一點(diǎn)為投影中心，以距離較遠(yuǎn)的點(diǎn)位起算方向進(jìn)行最小約束平差，實(shí)際項(xiàng)目操作為：以W18為投影中心，以W18-W30為起算方位角，進(jìn)行最小約束平差，中央子午線為W18的經(jīng)度，避免了成果不配套的問題，也減小了投影變形的差值。endprint