張緒朋 于欽 朱利超 于志龍 蘇旭

摘要：南水北調(diào)東線工程一期山東段主體已經(jīng)建成，建設(shè)期布設(shè)的測量控制網(wǎng)級別較低，且在施工過程中測量基點(diǎn)破壞較為嚴(yán)重。為滿足工程運(yùn)行初期渠道及主要建筑物安全監(jiān)測要求，在南水北調(diào)東線一期工程山東境內(nèi)測設(shè)了全線統(tǒng)一的變形監(jiān)測網(wǎng)。以該監(jiān)測網(wǎng)魯南段為例，采用GNSS方法與高等級幾何水準(zhǔn)測量方法獲取數(shù)據(jù)，系統(tǒng)論述了建設(shè)變形監(jiān)測網(wǎng)的觀測方案、技術(shù)指標(biāo)、數(shù)據(jù)處理以及平差精度分析等內(nèi)容。結(jié)果表明：高等級、高精度變形監(jiān)測網(wǎng)的建成，為工程運(yùn)行管理、變形監(jiān)測提供了統(tǒng)一的控制基準(zhǔn)，采用GNSS方法建設(shè)變形監(jiān)測網(wǎng)，在作業(yè)精度、工作效率，監(jiān)測連續(xù)性、實(shí)時(shí)性、受外界干擾小等方面體現(xiàn)出很大的優(yōu)越性。南水北調(diào)東線一期工程山東段變形監(jiān)測網(wǎng)的測設(shè)技術(shù)可為類似大型輸水工程變形監(jiān)測項(xiàng)目提供參考。

關(guān) 鍵 詞：變形監(jiān)測網(wǎng);測量基準(zhǔn)點(diǎn);GNSS;南水北調(diào)東線工程

中圖法分類號：P22

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-4179（2021）09-0136-07

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.09.022

0 引 言

南水北調(diào)工程是解決中國北方地區(qū)水資源嚴(yán)重短缺問題的戰(zhàn)略性工程，東線工程跨長江、淮河、黃河和海河四大流域，京杭運(yùn)河將其聯(lián)通。南水北調(diào)東線工程山東段從長江下游江蘇揚(yáng)州江都抽引長江水，利用京杭大運(yùn)河及與其平行的河道以及洪澤湖、駱馬湖輸水至山東省的南四湖、東平湖。出東平湖后，分為南北、東西兩條輸水干線，一條向北，穿過黃河，輸水到魯北地區(qū)、河北東部及天津地區(qū);另一條向東，通過膠東地區(qū)輸水干線經(jīng)濟(jì)南輸水到煙臺(tái)、威海，南北、東西兩條線路形成“T”型輸水大動(dòng)脈，全長

1 191 km，其中南北干線長487 km，東西干線長704 km。

對南水北調(diào)東線一期工程山東段展開安全監(jiān)測工作是監(jiān)控輸水渠道及主要水工建筑物安全、掌握調(diào)水運(yùn)行規(guī)律、指導(dǎo)施工、反饋設(shè)計(jì)的重要手段之一[1]，高精度的變形監(jiān)測網(wǎng)也是確保監(jiān)測成果可靠有效的基礎(chǔ)。南水北調(diào)東線一期山東段工程主體已經(jīng)于2013年底完工，目前處于工程運(yùn)行初期。由于山東段工程設(shè)計(jì)階段缺乏全線統(tǒng)一的高精度控制網(wǎng)，各設(shè)計(jì)單元之間沒有高精度基準(zhǔn)點(diǎn)或者基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)位選擇離建筑物太近，導(dǎo)致工作基點(diǎn)無法校核，不能按安全監(jiān)測相關(guān)技術(shù)要求開展安全監(jiān)測工作，因此有必要進(jìn)行變形監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)工作[2-4]。本文主要對南水北調(diào)東線一期工程山東段變形監(jiān)測網(wǎng)的監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)、水平與垂直位移觀測數(shù)據(jù)獲取、精密數(shù)據(jù)處理計(jì)算等進(jìn)行闡述與研究，以期能為類似大型輸水工程變形監(jiān)測項(xiàng)目提供參考與借鑒作用。

1 監(jiān)測范圍與要求

1.1 監(jiān)測范圍

南水北調(diào)東線一期工程山東段變形監(jiān)測網(wǎng)范圍主要為工程沿線新建的3座大型水庫、7座泵站、1座穿黃河樞紐工程，以及渠道上重點(diǎn)水工建筑物（閘、倒虹吸）等近90余座。

1.2 監(jiān)測內(nèi)容

監(jiān)測網(wǎng)測設(shè)的主要內(nèi)容包括基準(zhǔn)網(wǎng)、工作網(wǎng)以及監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)3部分。基準(zhǔn)網(wǎng)建設(shè)內(nèi)容涉及基準(zhǔn)點(diǎn)選點(diǎn)、埋石、觀測與復(fù)測等;工作網(wǎng)建設(shè)內(nèi)容包括工作基點(diǎn)的補(bǔ)充、改造、觀測與復(fù)測等;監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)包括監(jiān)測點(diǎn)的改造、完善及初始值獲取觀測等內(nèi)容。

1.3 精度要求

變形監(jiān)測的等級與精度要求取決于變形體設(shè)計(jì)時(shí)允許的變形值的大小和進(jìn)行變形測量的目的。目前一般認(rèn)為，如果觀測目的是為了變形值不超過某一允許的數(shù)值從而確保建筑物的安全，則其觀測的中誤差應(yīng)小于允許變形值的1/10～1/20[5];如果觀測目的是為了研究其變形過程，則其觀測精度還應(yīng)更高。該工程水平位移網(wǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)采用B級GNSS精度觀測;工作基點(diǎn)采用C級GNSS精度觀測;監(jiān)測點(diǎn)采用雙測站極坐標(biāo)法觀測，觀測等級為變形監(jiān)測二等。垂直位移網(wǎng)國家高等級水準(zhǔn)起算點(diǎn)至基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)之間的聯(lián)測按一等水準(zhǔn)測量等級觀測;基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)至渠道及其他建筑物監(jiān)測點(diǎn)按二等水準(zhǔn)測量等級觀測[6]。

1.4 儀器要求

水平位移網(wǎng)觀測采用徠卡GS15型雙頻三星GNSS接收機(jī)，其標(biāo)稱精度為±（5 mm+1×10-6D），其中D為兩點(diǎn)間的距離，km。垂直位移網(wǎng)觀測采用徠卡DNA03型±0.3 mm/km電子水準(zhǔn)儀觀測，監(jiān)測點(diǎn)水平位移觀測采用測角精度為0.5″的徠卡TS30、TS50型測量機(jī)器人觀測。

2 監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)

變形監(jiān)測網(wǎng)由基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)、變形監(jiān)測點(diǎn)組成，可以分監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)和監(jiān)測工作網(wǎng)2個(gè)層次布設(shè)[7]。

2.1 基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)

為方便使用，節(jié)約經(jīng)費(fèi)，該工程中水平位移基準(zhǔn)點(diǎn)與垂直位移基準(zhǔn)點(diǎn)共用，觀測標(biāo)志分別設(shè)置[8-9]。水庫、泵站、穿黃河樞紐工程基準(zhǔn)點(diǎn)各建設(shè)一組，每組3個(gè);渠道建筑物每處新建設(shè)一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，整個(gè)工程共布設(shè)新建基準(zhǔn)點(diǎn)49座。一般規(guī)范規(guī)定，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)建立在變形區(qū)外穩(wěn)固的基巖或堅(jiān)實(shí)的原狀土基上[8]，基于南水北調(diào)山東線工程東段水工建筑物附近回填土較深的現(xiàn)狀，該工程升級了規(guī)范要求的基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)深度，要求基準(zhǔn)點(diǎn)底座埋入土層深度不小于3.0 m，原則上不建議埋設(shè)在回填土上。根據(jù)查勘結(jié)果，該工程基準(zhǔn)點(diǎn)大部分選在水庫、泵站或者穿黃樞紐及水工建筑物附近0.5～3.0 km范圍內(nèi)易于保存的南水北調(diào)東線管理機(jī)構(gòu)院內(nèi)[10-11];基準(zhǔn)點(diǎn)按GNSS基本標(biāo)石規(guī)格建設(shè)，頂部安裝了強(qiáng)制歸心裝置?；鶞?zhǔn)點(diǎn)建設(shè)規(guī)格斷面見圖1，建成樣品見圖2。

2.2 工作基點(diǎn)布設(shè)

工作基點(diǎn)一般宜設(shè)置在靠近觀測區(qū)的相對穩(wěn)定區(qū)域[8]，該工程工作基點(diǎn)均設(shè)置于水工建筑物附近范圍內(nèi)，其底座埋入土層深度大于3.0 m，位置選擇一般使其點(diǎn)位與監(jiān)測點(diǎn)構(gòu)成對觀測精度有利的觀測圖形，并方便觀測。該工程工作基點(diǎn)新建8座，改造已有工作基點(diǎn)128座。

2.3 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

監(jiān)測點(diǎn)分水平位移監(jiān)測點(diǎn)、垂直位移監(jiān)測點(diǎn)和水平垂直位移結(jié)合監(jiān)測點(diǎn)，觀測點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)代表該處巖土體的變化特征，垂直位移監(jiān)測點(diǎn)與水平位移監(jiān)測點(diǎn)同點(diǎn)布設(shè)。該工程中變形監(jiān)測點(diǎn)位原則上不再重新布設(shè)，直接使用工程建設(shè)期建造的監(jiān)測點(diǎn)，個(gè)別不適合觀測的點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場改造使用，共計(jì)改造變形監(jiān)測點(diǎn)486個(gè)。

3 監(jiān)測網(wǎng)觀測

3.1 水平位移網(wǎng)觀測（以魯南段為例）

3.1.1 觀測方案

（1）水平位移基準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)為B級GNSS控制網(wǎng)，在泵站、穿黃河樞紐工程和渠道建筑物附近布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，用以聯(lián)測國家IGS基準(zhǔn)站。由于南水北調(diào)東線一期工程魯南段輸水線路較長，各設(shè)計(jì)單元工程間距近的約10 km，遠(yuǎn)的有20～30 km，而各設(shè)計(jì)單元工程監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)間距在1 km左右，如果同時(shí)聯(lián)合觀測，邊長相差懸殊，圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較弱，對網(wǎng)的相對精度影響較大。因此，該工程中水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)按設(shè)計(jì)單元工程分區(qū)，以魯南段工程為例，臺(tái)兒莊泵站與大泛口節(jié)制閘合為一區(qū)，潘莊引河閘與韓莊泵站合為一區(qū)，其他各個(gè)單元工程各自為一區(qū)。各區(qū)獨(dú)立組網(wǎng)，聯(lián)測設(shè)計(jì)單元工程附近的國家IGS基準(zhǔn)站點(diǎn)作為起算點(diǎn)，共組建8個(gè)水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)，按GNSS B級網(wǎng)精度施測。

（2）水平位移工作網(wǎng)布設(shè)為C級GNSS控制網(wǎng)，聯(lián)測部分基準(zhǔn)點(diǎn)和全部工作基點(diǎn)。為提高工作基點(diǎn)觀測效率，觀測方式采用與基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)同步觀測的點(diǎn)模式進(jìn)行。

（3）根據(jù)建筑物級別的精度要求，監(jiān)測點(diǎn)水平位移觀測方法采用雙測站極坐標(biāo)法，不能滿足雙測站極坐標(biāo)法觀測的點(diǎn)采用單測站極坐標(biāo)法觀測，觀測等級為變形監(jiān)測二等。

3.1.2 技術(shù)指標(biāo)要求

（1）所有GNSS控制點(diǎn)須組成空間三角形及空間大地四邊形，以加強(qiáng)GNSS網(wǎng)的幾何強(qiáng)度。B、C級GNSS基準(zhǔn)網(wǎng)測量觀測技術(shù)要求見表1。

（2）為確保GNSS原始數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量可靠有效，該工程數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查采用了專用軟件TEQC進(jìn)行，檢查內(nèi)容主要包括了觀測衛(wèi)星總數(shù)、中斷次數(shù)、有效觀測時(shí)間、同步觀測時(shí)間、數(shù)據(jù)可利用率、L1，L2頻率的多路徑效應(yīng)影響MP1/MP2、GNSS接收機(jī)鐘飄率等，確保外業(yè)觀測數(shù)據(jù)合格可使用。

（3）該工程B級GNSS網(wǎng)基線數(shù)據(jù)處理采用精密星歷解算、高精度數(shù)據(jù)處理專用軟件GAMIT，C級GNSS網(wǎng)基線解算采用廣播星歷、隨接收機(jī)配備的商用軟件LGO。

（4）監(jiān)測點(diǎn)水平位移觀測基本技術(shù)要求如下：

3.1.3 數(shù)據(jù)處理與平差精度

（1）水平位移基準(zhǔn)網(wǎng)B級GNSS數(shù)據(jù)處理采用美國麻省理工學(xué)院的GAMIT/GLOBK軟件10.60版本。依據(jù)外業(yè)觀測資料，將觀測數(shù)據(jù)按年積日及觀測時(shí)段整理后，數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一轉(zhuǎn)成GNSS 通用格式Rinex?；€解算收集了測區(qū)周邊的LNDD、LNHL、BJFS、HELY、HAHB、HAQS、AHAQ、TAIN、JSLY、SDRC共10個(gè)國家IGS基準(zhǔn)站作為起算基準(zhǔn)站。經(jīng)過同步環(huán)Nrms值統(tǒng)計(jì)、同步環(huán)閉合差、復(fù)測基線等核驗(yàn)，基線整體解算精度較高。

在2000國家大地坐標(biāo)系下，約束該工程所選取的LNDD、LNHL、BJFS、HELY、HAHB、HAQS、AHAQ、TAIN、JSLY、SDRC 10個(gè)國家基準(zhǔn)站，做三維約束平差，獲得該工程B級GNSS點(diǎn)2000國家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)。

水平位移基準(zhǔn)網(wǎng)兩次獨(dú)立觀測平差精度評定見表2。由表2可知：① B級GNSS點(diǎn)第1次觀測平差后南北分量的中誤差平均值為±0.5 mm，最大值為±0.8 mm;東西分量的中誤差平均值為±0.5 mm，最大值為±0.7 mm;垂直分量的中誤差平均值為±2.1 mm，最大值為±3.2 mm。 ② B級GNSS點(diǎn)第2次觀測平差后南北分量的中誤差平均值為±0.5 mm，最大值為±0.8 mm;東西分量的中誤差平均值為±0.5 mm，最大值為±0.7 mm;垂直分量的中誤差平均值為±2.1 mm，最大值為±3.2 mm。可見，水平位移基準(zhǔn)網(wǎng)兩次觀測成果精度均能夠滿足規(guī)程規(guī)范和技術(shù)設(shè)計(jì)書要求。

（2）水平位移工作網(wǎng)C級GNSS數(shù)據(jù)處理采用徠卡Leica Geo Office（V7.0）數(shù)據(jù)處理軟件和武漢大學(xué)COSA GNSS數(shù)據(jù)處理軟件共同對算完成。在數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，將工程分為8個(gè)獨(dú)立網(wǎng)分別進(jìn)行解算。選取27個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)作為起算點(diǎn)，在2000國家大地坐標(biāo)系下，進(jìn)行三維約束平差，各分部工程采用單點(diǎn)解算的方法獲得每個(gè)工程范圍內(nèi)的工作基點(diǎn)的成果。統(tǒng)計(jì)兩次獨(dú)立觀測各工作基點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差精度，如表3所列。

由表3可知：① C級GNSS點(diǎn)第1次觀測平差后的CGCS2000坐標(biāo)X分量的中誤差平均值為±2.4 mm，最大值為±3.4 mm;Y分量的中誤差平均值為±2.0 mm，最大值為±2.8 mm;大地高的中誤差平均值為±5.8 mm，最大值為±8.4 mm。② C級GNSS點(diǎn)第2次觀測平差后的CGCS2000坐標(biāo)X分量的中誤差平均值為±2.4 mm，最大值為±3.2 mm;Y分量的中誤差平均值為±2.0 mm，最大值為±2.7 mm;大地高的中誤差平均值為±5.8 mm，最大值為±7.8 mm。由此可見，水平位移工作網(wǎng)觀測精度能滿足相應(yīng)規(guī)程規(guī)范要求。

（3）變形監(jiān)測點(diǎn)水平位移數(shù)據(jù)處理軟件采用了徠卡商用變形數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、清華三維數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等。水平位移監(jiān)測點(diǎn)外業(yè)數(shù)據(jù)必須經(jīng)過高斯投影邊長改化后方可調(diào)入數(shù)據(jù)處理軟件，以監(jiān)測點(diǎn)位附近的基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)作為起算點(diǎn)，通過極坐標(biāo)法進(jìn)行平差計(jì)算，以雙測站觀測成果進(jìn)行精度評定，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所列。通過表4分析可見：采用全站儀雙測站獲取的水平位移監(jiān)測點(diǎn)坐標(biāo)精度除個(gè)別點(diǎn)受觀測距離長、起算點(diǎn)精度引起的誤差較大外，其他點(diǎn)精度較好。

3.2 垂直位移網(wǎng)觀測（以魯南段為例）

3.2.1 觀測方案

根據(jù)南水北調(diào)工程相關(guān)規(guī)程，垂直位移基準(zhǔn)網(wǎng)建設(shè)成與國家高等級水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測的獨(dú)立高程網(wǎng)，基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)至泵站、穿黃河樞紐工程建筑物監(jiān)測點(diǎn)按一等水準(zhǔn)測量等級觀測;基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)至渠道及其他建筑物監(jiān)測點(diǎn)按二等水準(zhǔn)測量等級觀測。因?yàn)轸斈隙?個(gè)泵站和穿黃河樞紐工程中垂直位移監(jiān)測點(diǎn)均采用一等水準(zhǔn)測量方法觀測，故本文只介紹一等水準(zhǔn)觀測相關(guān)內(nèi)容。該工程以山東省測繪基準(zhǔn)體系優(yōu)化升級的成果（2017年）為起算數(shù)據(jù)進(jìn)行與國家水準(zhǔn)網(wǎng)的聯(lián)測，聯(lián)測前對國家等級水準(zhǔn)點(diǎn)成果進(jìn)行了必要的校核檢測。

魯南段以萬年閘泵站為例，垂直位移監(jiān)測網(wǎng)觀測方案與路線如圖3所示。距離該泵站最近的水準(zhǔn)點(diǎn)是離泵站約18.0 km的國家II1604（B044）臺(tái)兒莊下，可以作為起算點(diǎn)進(jìn)行高程獨(dú)立網(wǎng)觀測，聯(lián)測校標(biāo)點(diǎn)為國家I徐臨19上，其概略路線如圖3所示。

3.2.2 技術(shù)指標(biāo)要求

（1）觀測方式采用一、二等水準(zhǔn)測量采用單路線往返測。

（2）觀測的時(shí)間與氣象條件應(yīng)確保水準(zhǔn)觀測在標(biāo)尺分劃線成像清晰而穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。

（3）設(shè)站測量中的各項(xiàng)規(guī)定主要包括儀器設(shè)置、測站限差參數(shù)設(shè)置、作業(yè)設(shè)置、通訊設(shè)置等。

（4）為提高觀測效率與成果精度，本工程水準(zhǔn)外業(yè)測量使用了測距輪進(jìn)行距離測量，水準(zhǔn)尺使用了支撐桿、尺樁等輔助測量工具。

（5）主要精度指標(biāo)如表5～6所列。

3.2.3 數(shù)據(jù)處理與平差精度

（1）觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理。該工程外業(yè)記錄采用設(shè)備固化軟件自動(dòng)記錄，測段小結(jié)、高差表、每千米水準(zhǔn)測量偶然中誤差的計(jì)算均采用軟件程序自動(dòng)完成。編算外業(yè)高差和概略高程表加入的改正數(shù)有：水準(zhǔn)標(biāo)尺長度改正數(shù)、水準(zhǔn)標(biāo)尺溫度改正、正常水準(zhǔn)面不平行改正數(shù)、環(huán)線閉合差改正。使用高差改正后的數(shù)據(jù)，按線路進(jìn)行附合路線閉合差計(jì)算、按環(huán)線進(jìn)行閉合差計(jì)算。計(jì)算的每千米水準(zhǔn)測量的偶然中誤差MΔ和每千米水準(zhǔn)測量的全中誤差Mω應(yīng)符合表6規(guī)定。

（2）數(shù)據(jù)整理。一等水準(zhǔn)網(wǎng)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)劃分為18條路線進(jìn)行整理，數(shù)據(jù)整理程序直接讀取外業(yè)概略高差表文件，需要注意的是，數(shù)據(jù)整理應(yīng)該隨時(shí)與外業(yè)資料進(jìn)行核對。

（3）水準(zhǔn)概算。水準(zhǔn)概算概略高程的目的是為了給后續(xù)計(jì)算各項(xiàng)改正數(shù)提供概略高程，推算時(shí)高差中數(shù)中應(yīng)加入水準(zhǔn)標(biāo)尺長度改正。為此，施工單位在進(jìn)行一等水準(zhǔn)測量時(shí)，使用的水準(zhǔn)標(biāo)尺必須在測前、測后兩次在國家計(jì)量檢定單位進(jìn)行標(biāo)尺檢定以獲取檢定值。之后是進(jìn)行水準(zhǔn)標(biāo)尺長度改正、正常水準(zhǔn)面不平行改正、重力異常改正、固體潮改正、海潮負(fù)荷改正等各種改正數(shù)計(jì)算。

用一等水準(zhǔn)路線高差不符值計(jì)算的每千米水準(zhǔn)測量偶然中誤差，第1次獨(dú)立觀測為±0.27 mm，第2次觀測為±0.26 mm。

環(huán)閉合差計(jì)算及每千米水準(zhǔn)測量全中誤差計(jì)算：魯南段一等水準(zhǔn)網(wǎng)18條路線共形成9個(gè)閉合環(huán)，環(huán)閉（附）合差計(jì)算見表7～8。

（4）平差計(jì)算。該工程一等水準(zhǔn)路線平差時(shí)以聯(lián)測的國家一等水準(zhǔn)點(diǎn)和山東省測繪基準(zhǔn)體系優(yōu)化升級工程高程控制網(wǎng)二等水準(zhǔn)點(diǎn)為起算點(diǎn)，共使用了1604（B044）（臺(tái)兒莊）下、Ⅱ成官32、Ⅱ東濟(jì)12、Ⅰ徐臨19上、Ⅰ兗徐37、Ⅱ黑濟(jì)10-1、Ⅱ黑安9-2、Ⅰ邯兗55-1、Ⅰ兗徐45基（06）上等9個(gè)點(diǎn)作為起算數(shù)據(jù)。

一等水準(zhǔn)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理采用自然資源部大地測量數(shù)據(jù)處理中心自主開發(fā)的“精密水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)處理軟件”，一等水準(zhǔn)網(wǎng)平差采用間接平差法，以加過標(biāo)尺長度改正、正常水準(zhǔn)面不平行改正、重力異常改正、固體潮改正、海潮負(fù)荷改正后的往返測高差中數(shù)為元素、待定結(jié)點(diǎn)高程為未知數(shù)，按路線測站數(shù)定權(quán)進(jìn)行結(jié)點(diǎn)平差。當(dāng)結(jié)點(diǎn)高程及路線高差平差改正量計(jì)算完成后，采用附合路線平差的方法推求其它各水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。

（5）精度評定。一等水準(zhǔn)網(wǎng)平差路線條數(shù)NC=18，已知點(diǎn)總個(gè)數(shù)NA=9，水準(zhǔn)結(jié)點(diǎn)總個(gè)數(shù)NB=18，未知結(jié)點(diǎn)總個(gè)數(shù)N=9。高程控制網(wǎng)平差后每公里中誤差和最弱點(diǎn)高程中誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表9所列。

通過平差結(jié)果精度分析，該工程垂直位移監(jiān)測網(wǎng)的兩次觀測高程較差均在2mm以內(nèi)，根據(jù)規(guī)范要求，最終取兩次觀測的平均值作為該工程基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)的高程成果。

3.2.4 成果分析

2019年度山東省水利勘測設(shè)計(jì)院對該項(xiàng)目基準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行了復(fù)測，復(fù)測技術(shù)要求與2018年度初始值觀測完全一致，得到的基準(zhǔn)點(diǎn)與工作基點(diǎn)垂直位移較差如表10所列。

由表10兩期成果分析可知，5處水工建筑物2018年和2019年兩個(gè)年度監(jiān)測的基準(zhǔn)點(diǎn)與工作基點(diǎn)垂直位移成果絕大多數(shù)較差在5 mm以內(nèi)，可以認(rèn)為該較差屬于測量本身誤差。其中八里灣泵站工程中7座監(jiān)測基點(diǎn)有6座抬升達(dá)到cm級，1座下沉6 mm。綜合分析認(rèn)為，因?yàn)檎麄€(gè)南水北調(diào)工程山東段施工建設(shè)均是同期進(jìn)行，在其它建筑物都監(jiān)測穩(wěn)定的情況下，僅該處建筑物出現(xiàn)垂直位移整體抬升的可能性較小，且該處地質(zhì)條件較好，因此判定該處建筑物起算點(diǎn)下沉導(dǎo)致監(jiān)測點(diǎn)抬升的可能性較大（該結(jié)論尚待我院于2020年度第二次基網(wǎng)復(fù)測時(shí)進(jìn)一步驗(yàn)證）。另外，其中1座監(jiān)測基點(diǎn)下沉6 mm，通過綜合分析，認(rèn)為該點(diǎn)是由于雨季地基出現(xiàn)問題（該點(diǎn)屬借用已有基礎(chǔ)改造點(diǎn)位），導(dǎo)致其整體下沉量超出起算點(diǎn)下沉量所致。由此可見，各級監(jiān)測點(diǎn)的建設(shè)規(guī)格以及建成以后是否經(jīng)過雨季或者凍融期，會(huì)直接影響變形監(jiān)測成果的穩(wěn)定性分析及結(jié)論判定。

4 結(jié)論與建議

（1）高等級、高精度的GNSS技術(shù)應(yīng)用于南水北調(diào)東線一期工程山東段變形監(jiān)測工程，極大提高了監(jiān)測網(wǎng)的水平位移精度與工作效率，同時(shí)在監(jiān)測的連續(xù)性、實(shí)時(shí)性以及受外界干擾小等方面也體現(xiàn)出了很大的優(yōu)越性。

（2）高等級、高精度的精密幾何水準(zhǔn)測量仍然是大型精密工程變形監(jiān)測網(wǎng)垂直位移獲取最值得信賴的技術(shù)手段，最新的數(shù)字化水準(zhǔn)測量設(shè)備與全自動(dòng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是提高外業(yè)工作效率，減少人為誤差積累的有效保障。

（3）雖然基準(zhǔn)點(diǎn)與工作基點(diǎn)的建設(shè)規(guī)格與形式較規(guī)范相比進(jìn)行了創(chuàng)新性的升級改造，但是根據(jù)監(jiān)測結(jié)果顯示，個(gè)別監(jiān)測點(diǎn)垂直位移方向仍發(fā)生了高程抬升現(xiàn)象，分析原因可能是起算點(diǎn)或者工作基點(diǎn)發(fā)生了沉降所致。因此，起算點(diǎn)成果的驗(yàn)證分析，各級監(jiān)測點(diǎn)建成后經(jīng)過一個(gè)雨季或者凍融季的穩(wěn)定期后再進(jìn)行外業(yè)測量，對于提高變形監(jiān)測成果的穩(wěn)定性與真實(shí)性非常重要。

（4）長期多次的監(jiān)測數(shù)據(jù)對于建筑物的變形分析更加準(zhǔn)確也更加合理。因此根據(jù)建筑物變形監(jiān)測規(guī)范要求及工程運(yùn)行情況，進(jìn)行長期周期性的觀測是很有必要的。

（5）南水北調(diào)東線一期工程山東段變形監(jiān)測網(wǎng)的建成，必將為南水北調(diào)東線一期山東段工程運(yùn)行管理、變形監(jiān)測提供統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，統(tǒng)一的控制基準(zhǔn)，為調(diào)度運(yùn)行實(shí)現(xiàn)對水位及流量的精確控制，同時(shí)也為即將開展的東線二期工程改擴(kuò)建打下良好的基礎(chǔ)，極大的發(fā)揮“一網(wǎng)多用”的作用。

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（編輯：劉 媛）