浮山供水工程GPS平面控制网的布设与实施

□雷振兴（临汾市水利勘测设计院）

1 工程概况

山西省临汾市浮山县地处太岳山南麓，临汾盆地东沿。地理坐标为北纬35 °49′～36 °36′，东经110 °41′～113 °13′。东西长51.70km，南北宽31.80km，总土地面积为940km2。

引沁入汾浮山供水工程是引沁入汾工程总体规划中的一部分，目前浮山县极度缺水，严重制约当地经济社会的发展，急需解决水资源短缺的矛盾。本工程实施后，可向浮山县北王乡煤化循环工业园区提供工业用水950 万m3，向北王乡农业灌溉区提供农业灌溉用水397 万m3，工业供水保证率95%，农业灌溉保证率为50%。

工程实施后经济效益和社会效益显著。因此工程测量布设在该工程线路设计施工中均尤为重要。文章阐述了E 级GPS 平面控制网在引沁入汾浮山供水工程中的布设及实施步骤，并指出了在水利工程测量时的注意事项，为山区水利工程GPS 控制网的实测提供了一些参考。

2 施测方案

引沁入汾浮山供水工程供水线路范围位于浮山县西部，区内有一县级公路通过，交通较为便利。地形较复杂，水系发育，沟壑从横，大部分为基岩山区和黄土梁、峁，地形起伏较为明显，为黄土覆盖的低山丘陵区地貌单元，海拔高程879～1099m，相对高差57～241m。

引沁入汾浮山供水工程在草峪岭隧洞出口取水，主要由进出口联合建筑物和供水建筑物组成，总长20.56km，其中总干渠18.36km，浮山干渠2.20km。总干渠工程起点位于引沁入汾草峪岭隧洞出口（桩号0+000，高程851.82m），并设浮山方向分水闸及旧县河方向节制闸的联合建筑物，后经交口河暗渠、郭店隧洞、唐阁河渡槽、李家堡隧洞、崔村河渡槽、罗圈凹隧洞，至罗圈凹隧洞出口（桩号18+330，高程844.32m）。在罗圈凹隧洞出口处设分水闸及泄水闸联合建筑物，泄水直接泄入燕凹沟河道，分水闸后接浮山干渠（赵家坡隧洞桩号浮0+000～浮2+200）至北王乡，浮山干渠末端设出水池，后接3km 的工业供水支管至北王煤化循环工业园区，出水池侧接0.10km 的农业灌溉分水支管将水引至臣南河水库，农业灌溉用水通过臣南河水库提水至北王农业灌溉区。

控制网主要是为了满足测量供水线路及后期施工放样的需要，布设E 级GPS 控制网。现有的控制网为1979年山西省测绘局引沁入汾四等三角网，因年代久远，好多控制点都已丢失，采用了在测区附近找到的四点作为起算点，分别为吴家岭、店上、东疙瘩咀和西山头四点。根据引水线路在1:10000 地形图上粗定埋石位置，共12 个点。实地踏勘后，结合规范要求将粗定的埋石位置加以调整，最后确定埋石的具体位置。

3 GPS 控制网的观测

使用六台中海达单频接收机测量，标称精度为m基=±3.60mm+1ppm×D，经山西省测绘产品质量监督检验站鉴定，鉴定结果合格。实测GPS 控制点16 个，其中已知点4 个。采用边连式布网方式，第一期同步观测4 个已知点和两个控制点，随后每期都保持2 台仪器不变，另外4 台仪器流动的方式观测。观测时段长≥40min，观测时段数位2。天线安放在三角架上，用垂球进行对中，对中误差<3mm；安置GPS 天线，将天线上的标志指北（定向时采用罗盘定向），误差不超过±5°；丈量天线高时，均从天线的三面进行丈量，3 次数值≤3mm 时，取3 次数值的平均值作为最后结果。静态测量的技术指标见表1。

表1 静态测量的技术指标表

4 数据处理

4.1 基线长度的精度

数据处理软件为HDS2003 软件，共解算基线56 条，其中最长边为5696m（A11-A8）,最短边为292m（A5-A6），平均变长2808m。相邻点间基线长度的精度σ 按下式计算：

其中：σ—相邻点间基线长度的精度（mm）；a—GPS 接收机标称精度中的固定误差（mm）；b—GPS 接收机标称精度中的比例误差系数（ppm）；d—GPS 网中相邻点的距离（km）。

4.2 相对误差最大值

该GPS 控制网共观测闭合环61 个，其中同步环39 个，异步环22 个。相对误差最大值见表2。

表2 相对误差最大值表

异步环各坐标分量闭合差按下式计算：

同步环各坐标分量闭合差的限差值为异步环闭合差限差值的一半。

4.3 网平差

提取基线向量，构建GPS 基线向量网，对GPS 网进行三维无约束平差。平差结果直接反映了GPS 网的合理性和观测质量，根据无约束平差的结果，判断在网中有无精差基线，剔除不合格的观测值。

在完成三维无约束平差后，在北京54 坐标下进行约束平差，检验约束条件的质量，进行平差解算，得出各控制点的坐标成果。

相邻点的中误差最大值为10.70，相对中误差最大值为1/66641，均小于规范值。

4.4 边长检测

为检验GPS 控制网的精度，用拓普康全站仪（GTS-335）测量3 条边与GPS 边长进行比较，比较结果见表3。

5 结语

临汾市引沁入汾浮山供水工程，是和川取水输水工程的后续工程，本工程实施后，可向浮山县北王乡煤化循环工业园区提供工业用水950 万m3，向北王乡农业灌溉区提供农业灌溉用水397 万m3，工业供水保证率95%，农业灌溉保证率为50%。经济效益和社会效益显著。

表3 边长比较表

引沁入汾浮山供水工程GPS 控制网布设合理，图形条件较好。各项误差均在规范允许的范围之内，能够满足测图和施工放样的要求。通过引沁入汾浮山供水工程GPS 控制网的测量得出以下几点结论：①点位除应选在土质坚实、稳固可靠的地方外，应尽可能的靠近公路及村庄附近。这样做是为了便于以后埋石和观测的方便，减少后勤方面的工作，以减少时间、人力和经费。②GPS 网中各点虽不要求通视，但为满足后期加密和施工放样的要求，每个控制点至少有一个方向通视。③为了提高GPS 控制网的精度，对距离较近的点进行同步观测并增加观测时段数。