GPS在某核电厂首级平面控制网测量中的应用

任宏伟

GPS在某核电厂首级平面控制网测量中的应用

任宏伟

结合核电厂工程特点,介绍了GPS技术在某核电厂首级平面控制网设计和施测中的应用,重点对 GPS测量布网设计、数据观测进行了阐述,分析了实施环节中需关注的问题和相关技术要求,最后对GPS首级平面控制网的观测质量、成果精度进行了评价总结,达到了预期的目标。

核电厂,首级网,平面控制网,GPS测量

1 工程概述

某核电厂位于湖北偏远山区,工程规划建设 4台百万千瓦级压水堆核电机组。该项目建设用地周围山体平均海拔高程约80m～200m。测区附近有国家 GPS C级控制点 4个,分别是GPS09,GPS10,GPS11,GPS12。考虑工程建设需要,拟以上述 4个C级 GPS网点为基础,进行扩展加密,建立一套 D级 GPS首级平面控制网(简称“首级网”,下同),总网点数 18个,含 4个已知点和 14个待测点。

首级网建立过程中,采用高等级GPS测量技术和高精度数据处理方法等技术手段精心设计与实施。在具体实施过程中,首先对控制网设计方案进行针对性设计与多次优化。GPS网点标石按照《全球定位系统(GPS)测量规范》D级标准制造和埋设,永久中心标志采用不锈钢制作。埋石采用混凝土现场灌制而成,基岩标石采用切割机现场切割,所选位置稳定、牢固。在 GPS观测时,采用中点多边形的图形结构,以同步图形扩展方式进行施测,采用静态测量模式,6台接收机同步观测。该网共观测 70条基线,最长基线(CF012～CF013)长 2.530 km,最短基线(CF010～CF009)长 0.196 km。

2 控制网的设计

GPS控制网点的设计原则考虑以下因素：1)覆盖整个核电厂区;2)兼顾考虑辅助配套工程建设需要,如进厂道路、生活区、观景平台、混凝土生产链等;3)点位易于后期工程使用,不易被破坏或受影响较小;4)网型图形条件较优,观测时有较多的重复基线和独立环,有构成异步闭合条件,几何强度较好;5)多网点之间可以不通视,但每一个点至少有一个以上的通视方向;6)网点布局易于厂区次级网建立时的扩展,观测;7)网点应远离大功率的无线电发射源 200m以上,高压输电线 50m以上,避免其周围磁场对GPS卫星信号的干扰;8)网点附近不应有大面积的水域或对电磁波反射(或吸收)强烈的物体,避免多路径效应影响。

3 控制网的实施

观测前星历预报资料收集：

野外观测前 1天,应收集观测当天测区上方星历预报及PDOP值的大小。要求的卫星数至少为 4颗,PDOP值应小于 6,依据收集信息,合理制定外业作业调度表,提高外业搬站测量的准确性。

外业观测时的注意事项：1)严格按作业调度表规定的时间按时开关机作业,确保同步观测同一卫星组;2)接收机在观测的过程中,禁止在接收机近旁使用对讲机或手机等干扰GPS信号接收的行为;3)观测站周围视场开阔,在视场内周围障碍物的高度角根据情况一般应小于 10°～15°;4)观测时长 90m in。

4 控制网的精度分析

4.1 GPS数据处理精度分析

将外业观测数据导入 TOPCON Pinnacle软件,以 GPS10,GPS11为平差已知控制点,经一系列的 GPS平差与坐标转换计算,GPS点位中误差全部满足核电厂首级网±20mm的技术要求,并且各种坐标系的点位精度量值与分布基本一致,均在 1/3限差范围内,精度良好。首级网在北京 54坐标系下约束平差,坐标平面精度参见表 1。

表1 GPS点位平面精度统计表

按国家四等测量控制网技术要求,全部 70条基线的约束点间的边长相对中误差均满足 Δ≤1/100 000。约束点间的基线边长相对中误差统计情况参见表 2。

表2 约束点间的边长相对中误差统计表

4.2 GPS首级网的检查、验证

用Ⅰ级(mD≤±2mm)全站仪对首级测量控制网的边长进行检测,其较差符合国家规范规定的不大于 1/40 000要求。检测数据参见表 3。

表3 全站仪检测距离与 GPS反算距离比较

5 结语

衡量一个测量控制网建立成功与否,除了控制网精度达到相应测量规范要求外,另外一个很重要的方面就是其实用性。一个测量精度再高的控制网,在工程施工建设过程中,如果使用不方便,利用率低,那么也不能算作成功。本首级网于 2008年 5月开始建设,历时一个月完成。建成后至今,该首级网为核电主厂区场平土石方工程、主体工程勘察勘测,以及附属配套工程的建设测量定位,发挥了极其重要的作用,总体上达到了预期建设的目的。

首级网的建立是一个系统工程,从网点设计,到外业观测,再到数据处理,每一个环节都直接关乎其质量。首级网质量的好坏不但影响前期工程建设的测量精度,而且对后续次级测量控制网的建立也有直接影响。由于各核电厂自身的厂址地貌不同,首级网的建立方式不具有可复制性,但首级网建立的流程、需关注的事项是有共性的。本文通过对某核电厂首级平面测量控制网建设的全过程梳理,可以为后续相关核电项目的首级网建设提供参考。

[1]GB/T 18314-2001,全球定位系统(GPS)测量规范[S].

[2]GB 50026-2007,工程测量规范[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

任宏伟(1983-),男,工程师,中广核工程有限公司,广东 深圳 518124