朱偉山

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

1 基本情況

1.1 工程概況

山西省萬家寨引黃工程北干線（1號隧洞出口至大同南郊墻框堡水庫）輸水線路位于山西省北部，行政隸屬朔州、大同。線路途經(jīng)朔州市、山陰縣、懷仁縣、大同市，全長約120 km。

施工控制網(wǎng)作業(yè)區(qū)位于晉西北，是典型的丘陵地貌。地形特點為西北高、東南低。平均海拔1100 m以上。氣候類型為塞外氣候，冬、春兩季風沙大，早、晚溫差大。冬季凍土層較深，測區(qū)內(nèi)沖溝較多，給外業(yè)施測帶來較大困難。線路兩側(cè)分布有村莊，大忻線貫穿整個測區(qū)，交通較為便利。施工控制網(wǎng)最終的成果主要為山西省萬家寨引黃工程北干輸水線路及調(diào)蓄水庫施工服務(wù)。

1.2 工程任務(wù)

本次工程任務(wù)是建立輸水線路施工控制網(wǎng)。輸水線路管線全長約120 km，包括調(diào)壓閥室、調(diào)蓄水庫等建筑設(shè)施。施工控制網(wǎng)用來控制輸水工程的總體布置和各水工建筑物軸線之間的相對位置，滿足施工放樣的需要。考慮到通視和標段施工需要，計劃做C級GPS點約130個，三等水準約200 km。

1.3 測區(qū)已有成果及兼容性評價

國家Ⅱ等三角點，Ⅱ苗山和Ⅱ奶奶廟以及1號洞控制點Ⅱ北干15等國家點，經(jīng)查勘標石保存完好，未發(fā)現(xiàn)問題，可作為本次控制網(wǎng)的起算點（在使用前應(yīng)對其成果進行檢測，檢測合格方可使用）。

國家Ⅰ等水準大榆線（山陰至大同段）和國家Ⅱ等水準店山線部分成果，已在引黃北干帶狀圖測繪時多次使用，部分標石保存完好，可作為本次Ⅲ等水準的起算數(shù)據(jù)。

1.4 采用的坐標系和高程系

為保證與規(guī)劃設(shè)計階段的測量資料相吻合，本次施工控制網(wǎng)以規(guī)劃設(shè)計階段所改算的成果為起算數(shù)據(jù)。規(guī)劃設(shè)計階段的平面控制網(wǎng)情況：以Ⅱ苗山為原點，以苗山至北干15的方位為起算方位，以大同南郊西萬莊作為檢核點。高程投影面為1000 m。高程系統(tǒng)采用1956黃海高程系。

1.5 作業(yè)儀器及技術(shù)標準

作業(yè)儀器采用南方北極星9600GPS靜態(tài)接收機（5+1ppm）6臺（套）；Trimble的 DINI12電子水準儀2臺（套）；拓普康全站儀（2″級）1臺。

2 平面控制網(wǎng)測量方案設(shè)計

2.1 GPS平面控制等級確定

由于各種建筑物對放樣的精度要求不同，須確定控制網(wǎng)的精度，依據(jù)《水利水電施工測量規(guī)范》，結(jié)合本工程的需要選取±30 mm為建筑物平面放樣的精度要求，若平均邊長為1 km，計算得邊長相對精度為1/83000，則需建立C級GPS平面控制網(wǎng)保證建筑物的放樣精度。

2.2 GPS平面控制布網(wǎng)原則

一是利用國家Ⅱ等三角點苗山和北干1號隧洞的平面控制點BG15作為控制的起算數(shù)據(jù)，布設(shè)C級平面控制網(wǎng)。

二是C級GPS網(wǎng)沿輸水管線兩側(cè)布設(shè)，平均邊長約1.5 km，每測站至少有一個方向通視，由于線路長，控制點多，點位編號分別以C050編號，如“C050，C051，C052等依次類推，本次控制范圍為1號隧洞出口至大同南郊墻框堡水庫，共布設(shè)130個控制點，其中包括滿足水工建筑物放樣的39個控制點（4個分水口、4個調(diào)節(jié)閥室、3個調(diào)蓄水庫）。

2.3 GPS點的選點和標石埋設(shè)

C級GPS點位一般按平均邊長約1 km左右在1∶10000地形圖上設(shè)計選定，但考慮到通視等原因可稍作變動。

C級GPS點位應(yīng)選在便于安置接收設(shè)備，可操作，視野開闊，質(zhì)地堅硬，穩(wěn)固可靠，遠離樹木和河流的地方。與舊點重合時，應(yīng)在新點名后加注舊點名點號。與水準點重合時，應(yīng)在新選點名后的括號內(nèi)附上水準點等級和編號。

標石尺寸：下底400 mm×400 mm，上底200 mm×200 mm，高度500 m，樁頂有不銹鋼標志，標石表面刻有點號，埋深0.5 m，與地表持平。

標石下有0.2 m搗固的土石層，標石埋設(shè)后均應(yīng)四周夯實搗緊并在現(xiàn)場繪制點標記。

2.4 GPS外業(yè)數(shù)據(jù)處理

由于GPS外業(yè)數(shù)據(jù)采集量大，因此要求作業(yè)人員將每天接收機所采集的外業(yè)數(shù)據(jù)當天進行基線解算，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

基線解算和網(wǎng)平差計算采用隨機軟件包進行。

3 高程控制網(wǎng)測量方案設(shè)計

3.1 高程控制測量等級確定

根據(jù)已知高程點分布情況和布設(shè)的水準線路長度，依據(jù)《水利水電工程測量規(guī)范》《水利水電施工測量規(guī)范》《國家三、四等水準測量規(guī)范》高程控制采用三等精度水準測量，能較好地達到施工放樣的要求。

3.2 高程控制測量布網(wǎng)原則

一是起算采用國家Ⅰ等水準大榆線和國家Ⅱ等水準店山線部分成果。二是由于輸水線路較長約120 km，而且線路有部分水工建筑物，對高程精度要求較高，根據(jù)已知高程點分布情況和布設(shè)的水準線路長度，依據(jù)《水利水電工程測量規(guī)范》《水利水電施工測量規(guī)范》《國家三、四等水準測量規(guī)范》高程控制采用三等精度水準測量，才能達到施工放樣的要求。

3.3 高程控制點的選點和標石埋設(shè)

由于輸水線路較長，高程控制點盡量利用C級GPS平面控制點，當不滿足需要時布設(shè)一定密度的高程控制點。點位應(yīng)選在土質(zhì)堅實、安全僻靜、觀測方便和利于長期保存的地方。

4 質(zhì)量控制措施

4.1 GPS質(zhì)量控制方案

首先，GPS觀測前對作業(yè)人員進行培訓(xùn)，要求作業(yè)人員嚴格依據(jù)規(guī)范作業(yè)，減少人為的對點誤差；其次，設(shè)計合理的控制網(wǎng)圖形結(jié)構(gòu)提高控制網(wǎng)的精度及可靠性；第三，做好星歷預(yù)報，盡量避開觀測衛(wèi)星少、GDOP值大的觀測時段；選擇合適的站址測站遠離大面積水域、陡坡，以防止多路徑效應(yīng)的影響；遠離雷達、電視發(fā)射塔、微波站等電磁波輻射源，防止電磁波干擾。觀測的最小高度角上不應(yīng)有成片的障礙物。

4.2 高程質(zhì)量控制方案

三等水準觀測過程中，使用鑒定合格的儀器進行外業(yè)觀測。嚴格按照規(guī)范作業(yè)，作業(yè)開始后應(yīng)在出工前檢測i角，避免在惡劣的天氣下進行。

5 結(jié)論

本次施工控制網(wǎng)的外業(yè)測量大約耗時40 d，合理的設(shè)計方案和實施方法大幅提高了測繪外業(yè)工作效率和施工控制網(wǎng)的精度，滿足了施工放樣的需求，使設(shè)計方案和實施計劃優(yōu)化到最經(jīng)濟的范圍，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。