关于施工控制网测量方案的探讨

李苑红

摘 要：本文主要探讨了施工控制网的平面控制和高程控制，并采用不同的方法进行验证，并对测量成果进行分析、对比和验证，确保测量成果的可靠性，以便正确验证该方案的优越性。

关键词：施工控制网 观测墩 复测基线 同步环 异步环

1.前言

施工控制测量（construction control survey）是为建立施工控制网进行的测量。包括：施工控制网的坐标系统设计和精度设计、施工控制网的布设、控制点的标石或观测墩的埋设或建造、控制网的观测及平差计算以及控制网的定期复测。下面就以广东省阳江抽水蓄能电站施工控制网为例进行探讨。

2.概述

阳江抽水蓄能电站位于广东省阳春市八甲山区，距阳春市50km，距阳江市60km。为配合电站施工，需布设施工控制网。根据工程建设规模、参照规范要求，施工控制网的等级选用二等。上库库区高程约750米，下库库区高程约50米，测区高差大、地势陡峭、林木茂密、交通困难、通视条件差。

3.资源配置

3.1主要仪器设备

双频静态GNSS接收机7台；水准仪2台，因瓦条码水准标尺两对；全站仪2台。以上仪器设备均按有关规定检验或检定且在有效期内。

3.2软件配置

中海达HGO数据处理软件2套；同济大学GPS_NET数据处理软件1套；清华山维测量控制网平差软件2套；边长改正软件3套。

3.3人员配置

该项目投入有类似工作经验的工程技术人员19人，其中高级工程师4人，工程师8人，助理工程师4人，其他职称技术人员3人。

3.4已有资料利用情况

利用测区内已有的GNSS D级点“GPS22”、“GPS42”的1954年北京坐标作为平面控制起算数据，已有的三等水准点“IV水02”的1956年黄海高程作为高程控制起算数据，以测区内“IV水06”、“GPS04”、“GPS36”、“GPS41”、“GPS42”作检查之用，经现场踏勘标石稳固，保存完整，经检测可靠可供使用。

4.基本技术要求

坐标系统：独立坐标系（挂靠1954年北京坐標系）。

高程系统：1956年黄海高程系。

工程投影高程面为50m、400米、750米。

5.平面控制测量

5.1平面施工控制网布设

根据规范规定的原则进行选点，整个测区共布设24座观测墩。上库大坝、上库公路、进出水口区域有“ⅡYX19～ⅡYX24”可用；下库大坝、下库公路、进出水口区域有“ⅡYX1～ⅡYX7”可用；石崎岗隧道洞口区域有 “ⅡYX9～ⅡYX12”可用；红花涌隧道洞口区域有“ⅡY X 1 5～ⅡY X 1 8”可用；头门岗隧道洞口区域有“ⅡY X16、ⅡYX19～ⅡYX21”可用。全网最大边长2053m，最短边长342m，平均边长1054m。

5.2观测墩埋设

平面控制点（除起算旧点外）全部设立具有强制归心装置的观测墩，观测墩埋设规格按相关规范要求，埋设时为确保强制归心基座水平，用圆水准气泡作检查。

5.3二等电磁波边长测量

（1）边长测量

为确保平面控制网的精度满足要求，采用徕卡全站仪按规范二等边长测量技术要求施测通视点间电磁波边长，用于GNSS网约束平差和检核GNSS网的精度，共测边19条。

（2）边长改化

施工控制网为独立平面控制网，边长投影到测区高程面上，测距边的归算按下列规定：

①边长改正时不进行高斯投影改正，即取Y=0。

②经过气象、加常数、乘常数、周期误差改正后的斜距，才化为水平距离。

③测距边的气象改正按仪器说明书给出的公式计算；测距边的加常数、乘常数改正根据仪器检验的结果计算。

④测距边长经气象改正、加乘常数改正、周期误差改正、倾斜改正后，把边长分别归算至50米、400米、750米施工高程面。

（3）边长计算

采用我院编制的边长改正软件，观测边长经测距仪加常数、乘常数、周期误差，温度、气压、二差改正及倾斜改正后。归算至指定高程面上，二等测距边长往返测较差全部符合限差2（a+b*D）要求，且有63%小于1/2限差，对向观测边长平均值中误差0.5 mm，测距精度优。

5.4二等GNSS网测量

（1）外业观测

标石埋设完成后，经过两个多月的稳定期，便开始观测。采用GNSS静态测量方式进行测量。

（2）基本技术要求，见表1。

（3）GNSS网平差

①基线解算完成后，进行GNSS网平差。所有GNSS点均纳入GNSS网进行统一计算，平差过程由软件自动计算。

② 三维无约束平差：在WGS-84椭球上进行三维自由网平差，平差后基线平均相对误差为1/174420，点位平均中误差为5.4mm，平差结果精度指标符合规范要求。

③ 二维约束平差：以点GPS22与点GPS42为起算点放到GNSS网中进行二维约束平差，算出一套1954年北京坐标。得到点ⅡYX09的1954年北京坐标和点ⅡYX09到点ⅡYX01的方位角α9-1，加上用全站仪测定的点ⅡYX04到点ⅡYX01的边长三个条件作为起算数据放到GNSS网进行二维约束平差，算出各点坐标为最终成果。

点ⅡYX01到点ⅡYX04边长计算分别投影到50米、400米、750米，算出三套边长，相应地GNSS网也算出三套坐标。

（4）精度统计

二维平差后最终坐标平差值最弱点为“ⅡYX12”，点位中误差为±4.8mm（规范要求≤±7mm），54%小于1/2限差，100%小于限差；平均边长相对中误差为1/343951，62%小于1/2限差。为方便施工引测及地形限制，导致ⅡYX11-ⅡYX12边长只有约340米，以致其相对中误差略大（1/78269）。后经电磁波测距检查得出电磁波测距边长与GNSS成果反算边长较差为0.5mm完全满足规范要求，从外部检核ⅡYX11-ⅡYX12边长相对中误差对成果影响甚微。

5.5主算与核算成果比较及GNSS网边长外部符合检核

两套软件（ H G O和同济大学GPS_NET）平差计算精度指标都符合规范中二等施工控制网的精度要求，对比两套软件计算结果，坐标差值在毫米级，未出现异常情况，主算、核算成果得到验证，取主算成果为最终成果。

把GNSS网平差坐标成果反算边长，与高精度全站仪施测的边长作比较，边长较差符合要求，说明GNSS网精度良好，成果可靠。

6.高程控制测量

6.1水准路线的布设

按规范要求进行二等水准点点位选择。全线新埋设二等水准点18座，利用旧水准点8座，联测GNSS点5个，共有31个二等水准高程点。水准路线布设成由35个测段、三个闭合环构成的水准网，水准路线全长47公里。水准点布设均匀合理，能满足各标段方便使用。

6.2二等水准测量

每天作业前均对仪器进行了i角检查，i角均小于限差±20秒。由往测转向返测时，两支标尺互换位置，并重新整平仪器。水准测量在成象清晰、稳定时进行。

6.3平差计算

各测段高差经正常水准面不平行改正、尺长改正后，采用清华山维“工程测量控制网平差系统NASEW95”软件，以测站数为权，进行平差计算。 起算点为“IV水02”，其1956年黄海高程为52.957。

6.4水准测量精度统计

水准点高程中误差最大为±2 . 6 m m，高差中误差最大为±2.3mm。由二等水准测量各精度指标可见，二等水准测量精度优，成果可靠。

6.5二等水准与三角高程比较

为了更好的验证二等水准计算的可靠性，用全站仪从下库到上库测一条多角高程导线（点ⅡYX08到点ⅡYX15，高差为440.25米），平差后得出高差闭合差为0.029cm。相互验证不存在粗差，成果可靠。

6.6二等水准与GNSS拟合高程比较

利用联测了二等水准的五个平面点：“ⅡYX02、ⅡYX06、ⅡYX08、ⅡYX15、ⅡYX16”的水准高程作为起算数据放到GNSS网中进行平差求出其它点的拟合高程。在平差之前均对每个点进行检查。由此求出的拟合高程与水准高程进行比较，较差甚微，相互验证不存在粗差，成果可靠。

7.說明和建议

观测墩基座强制归心装置配备两种螺丝，一种接仪器端为英制，另一种接仪器端为公制，以满足不同仪器使用。为能长期使用已建立的施工控制网，建议在以后的施工过程中保护好测量标志，确保施工控制网的完整性。为保证以后施工放样的长期使用，按规范要求，施工控制网建立一年后应进行复测。根据蓄能电站地形特点，成果资料有投影到50米、400米、750米高程面三套成果，使用时请注意不要混用。

参考文献：

[1]水利水电工程施工控制测量规范.SL52-2015.

[2]水利水电工程测量规范.SL 197-2013.

[3]全球定位系统（GPS）测量规范. GB/T18314-2009.

[4]国家一、二等水准测量规范. GB/T 12897-2006.

[5]测量任务书.