GNSS网技术在辛安泉供水平顺支线施工中的应用

李殿龙

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 概述

辛安泉供水改扩建工程途经长治市城区、长治郊区、潞城、平顺、屯留、长治、壶关、黎城8个县（市、区）。供水改扩建工程由总干线、黎城支线、平顺支线、屯留支线和长治支线组成，全线采用管道和隧洞两种方式输水，引水线路长156.71 km。工程总占地面积472.7 hm2，土石方挖填总量1544.09万m3。主要包括输水线路、泵站、施工临建、施工道路、弃渣场、管理站、进场道路、输电线路等。

2 GNSS网技术简介

目前，GNSS网技术被广泛应用于测量领域，该技术具有观测简便、精度高、速度快、全天候、操作简便、连续性、实时性、自动化及受外界干扰小等特点，可运用于测定场地滑坡的三维变形、施工测量、大坝和桥梁水平位移、地面沉降等各种建设工程项目。

2.1 GNSS网测量精度

本次控制网采用边连接方式实现GNSS网的扩展与延伸，利用随机南方测绘GNSS数据处理软件。对当天的数据进行初步处理得到基线结果，并进行复测基线检验、同步环闭合差检验和异步环闭合差检验。

2.2 GNSS网测量精度指标

各类GNSS网的精度设计主要取决于网的用途，用于全球性地球动力学、地壳形变及国家基本大地测量的GNSS网的精度指标以相邻点间弦长中误差或弦长相对中误差表示。本次GNSS网测量设计为C级，固定误差4 mm小于8 mm，比例误差1 mm小于5 mm，在精度限差以内，满足精度要求。

2.3 GNSS网工程测量误差处理技术

在GNSS网的联合和平差中，必须对转换参数进行统计假设检验，选取最显著的参数进行最后的网平差，且必须保证约束平差中多个固定位置基准相互兼容。

3 GNSS网点布设及选埋

该工程主要施工区域有一级泵站、厂房、压力管道、引水隧洞、储水池5个主要区域。施工测量控制网的布设主要以这5个控制区域为控制对象。控制点主要分布在一级泵站、厂房枢纽区、压力管道附近山上、引水隧洞进出口及储水池附近山上。控制点编号平顺01~平顺15。这些点全部位于施工开挖区域外，建立在稳定、不易破坏且能长期保存的地方。每点至少与其他两点通视，以便相互检核。

现场实际选点时根据设计点位，结合测区的实际情况，选埋在稳定坚实的、视野开阔、距离200m以外无线发射塔、被测卫星的地平高度角15°，交通方便、利于施工放样能长期保存的位置。

3.1 观测方法

控制网外业观测采用6台索佳SONNOK GNSS双频接收机，按照静态相对定位方式进行观测（变连接模式），观测时段2个，每时段90 min。

GNSS施工测量前依据测区的平均经纬度和作业日期编制GNSS卫星可见性预报表，根据该表进行同步观测环图形设计及观测时间设计，编制作业计划进度表。最少观测卫星4颗，采样间隔30 s，观测卫星截止高度角10°，有效卫星数大于5颗，几何强度因子小于6，数据采样间隔不大于30 s，坐标和时间系统为WGS-84，UTC。

架设仪器时要严格整平、对中天线定向线应指向磁北，定向误差不大于±5°，开机后应输入点号，天线高量取至天线标志中心，每时段量取2次天线高，两次较差小于2 mm，取平均值至0.1 mm。

外业可靠性指标：网点数15，接收机6，平均重复测站5.5，总站点数65，观测时段数11，独立观测基线12，多余观测基线36，平均可靠性指标0.82。

3.2 数据处理

外业检验：GNSS网基线解算和平差计算均使用Trimble Business Center（2.5）进行基线解算。星历采用快速精密星历，所有基线解算结果为双差固定解。

经检验，三等GNSS控制网复测基线和环线闭合差较差均满足《水利水电工程施工测量规范》相关精度要求，标明外业观测数据正确可靠。

各项质量检验符合要求后，在WGS-84坐标系下进行GNSS网的无约束平差，基线向量的改正数绝对值均不大于3 σ。

无约束平差通过后在独立坐标系下进行二位约束平差，根据工程位置计算变长尺度比，固定一点、一方向进行平差计算。基线向量的改正数与无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差不大于2 σ。

为了检验GNSS控制网的边长精度，利用GNSS边长与宾得全站仪测边进行比较，结果见表1。

从表1可以看出，GNSS边长与全站仪测边最大相差1.0 mm，表明本次平差选用尺度比合理。

控制网最弱（平顺11）点位中误差为±1.9 mm，满足末级点控制网点相对首级控制网的点位中误差不大于10 mm的限差要求；最弱相邻边边长平顺12~平顺13（154.7880m）相对中误差为1/53782，满足最弱边相对中误差不大于1/80000的限差要求；平均边长相对中误差为1/145637，满足平均边长相对中误差不大于1/150000的限差要求；隧洞横向贯通误差为±1.1 mm、纵向贯通误差为±1.3 mm，满足洞外控制在贯通面的纵横向误差不大于±30 mm的限差要求。

表1 GNSS边长与全站仪测边比较

4 结论

山西省辛安泉供水改扩建工程平顺支线采用C级GNSS控制网测量，满足设计和规范的各项精度要求及泵站、压力管道、隧洞进出口放样要求。