校园测量控制网的建设及其应用

陈德绍

摘要：根据柳州铁道职业技术学院承办广西职业院校技能大赛测绘赛项的竞赛要求，以及建筑技术学院测量实践教学与校园建设的实际需要，结合我校实际情况，设计并建设了柳铁职校院测量控制网。

Abstract： According to the requirement of Liuzhou Railway Vocational and Technical College to host the surveying and mapping contest of Guangxi Vocational College Skills Competition， and the actual needs of surveying practice teaching and campus construction in the College of Architectural Technology， combining with the actual situation of our school， the surveying control network of Liuzhou Railway Vocational and Technical College is designed and constructed.

關键词：技能大赛;测量控制网;实践教学;课程建设

Key words： skills competition;measurement control network;practical teaching;course construction

中图分类号：P208                                          文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）27-0209-03

0  引言

为了提高广西职业院校技能大赛测绘赛项的承办水平，为了更好的实施高校测绘课程实践教学、提升学生测量综合实践能力，构建我校校园测量控制网，既为测量实践教学提供了基础，同时也为测绘技能大赛提供了场地，建设一个标准可靠完整的校园测量控制网是十分有必要的[1-2]。

1  建设目的

从2018年开始广西职业院校技能大赛测绘赛项由柳州铁道职业技术学院承办，测绘赛项是全国职业院校技能大赛和测绘地理信息领域系列技能竞赛的重要组成部分，我校迫切需要一套符合测绘技能竞赛要求的测量控制网，为测绘赛项的提供必要的基础设施，同时也为我校竞赛集训队提供训练场地。

柳州铁道职业技术学院坐落于柳州市鱼峰区文苑路2号，学校占地面积近1000亩建筑技术学院有在校生2400多人，开设的课程有《工程测量基础》、《工程测量实务》、《数字测图》与《二等水准测量》等测量课程。随着建筑技术学院的招生规模不断扩大，原有校园测量控制网无论在精度还是布局方面，都越来越不能满足教学的需要。

校园测量控制网同时为校园基础设施的建设和维护提供服务。

2  建设过程

2.1 总体部署

校园测量控制网的布设以“分级布设、逐级控制”的原则进行设计。控制网不仅要测绘技能大赛竞赛要求，而且要满足测量实践教学的要求，同时为校园的建设和维修提供服务。借助于GNSS，电子水准仪等测量工具，把柳州市的平面和高程控制网引进校园。

整个校园控制网分为两个级别布设，首级6个控制点均匀布设于校园内，按照GNSS静态E级点的精度要求建设，作为校园内的起算基准，二级控制点利用RTK联测，布设在校园内各个交叉路口，选点时确保点位使用的方便性，尽量不妨碍校园。使用电子水准仪按二等水准测量的要求与柳州市高程控制点联测。

测绘技能竞赛过程需要分组进行，每个小组多达到9所学校，这就要求测量控制网在同一时间能满足9个队伍进行测量，所以把控制点按10个一排进行布设。测绘技能竞赛二等水准测量分赛项对前后距离差要求不大于1.5米，特别严格。在竞赛中，对距离差控制好，就意味着胜利了，有些学校为了在竞赛中取得好成绩，提前在赛场上做标记，损害了大赛的公平性[4]。为了防止二等水准测量作弊，每排控制点布设与路成45°斜线状，每个控制点之间相隔1.5米以上，利用远近不同的控制点进行组合抽签（如图1所示），从而使赛前所做的记号全部失效，杜绝作弊。

根据统计，同一时间测量课程最多达到了7个班，每个班不多于10组，控制网能提供实践教学的场地要多于7处，并且都能满足水准、导线、数字测图、施工放样的等课程要求。所以控制点的数量要尽量的多。同时，收集了全院教师的对控制网的需要，在隧道口附近，隧道口顶部、铁路场、土木实训馆周边与边坡的底部埋设了数量不等的控制点。

综合以上需要，在校园内埋设了近300个控制点，以10个为一排，并且每一个控制点都能找到与之相通视的控制点。根据各课程教师的需求，在一些有特殊需要的地方埋设的控制点。

2.2 控制点埋设

控制点采用专门定制，刻有“柳铁职院”和点号的不锈钢测量标志，采用冲击钻打孔，环氧树脂做胶粘剂。所有的点字号朝北。

2.3 控制网施测

首级平面控制网利用校园周边3个E级点，采用GNSS静态相对定位方法及约束平差，通过固定3点使用自有网平差进行结算，并得到三维坐标，最终再由三维坐标通过高斯投影得到高斯平面直角坐标系下的二维平面坐标[3]。针对首级平面控制网的 GNSS 外业测量，网形布设形式采用边连式，使用9台南方S86 GNSS接收机同步观测，各测站的静态观测应满足下列要求：卫星截止高度角为 15°，有效观测卫星总数≥4，观测时段数≥1.6，时段长度≥60min，数据采集间隔为15s，天线安置对中误差不大于1mm，互为120°方向上量取的天线高之差小于3mm。静态观测数据的内业处理使用了南方测绘GNSS数据处理软件。按照相关要求，校园GNSS网设计的主要技术参数如表1。考虑到校园控制网的工程实际，当边长小于200m时，不考虑相对中误差，要求边长中误差应小于±2cm。经过解算该控制网的精度满足相关规范要求，成果合格。

针对导线测量需耗费大量人力、物力和时间，观测环境要求苛刻的缺点，二级平面控制采用实时动态定位技术（GNSS RTK）来获取[5]。应该注意的问题是：基准站尽量安置在視野开阔的地方;流动站距基准站的距离越远，则点位精度越不可靠，在实践经验中得出在5km以内的距离是比较合适的;未知点应该包含在已知点的控制范围内，转换参数的参考点必须均匀分布。使用基座脚架对中精平，每个控制点测量2次，较差小于1cm以内，取平均值作为最后成果。

控制点的高程从柳州城市测量控制网的水准点通过二等水准测量引测，使用南方DL2007数字水准仪按二等水准标准进行往返施测：使用因瓦尺视距≤50m，前后视距差≤1.5m，任一测站上前后视距累积差≤6.0m。校园内的控制点按二等水准的标准，连测成网状，闭合差限差取4（L为水准路线的长度，单位为米）。每千米水准测量偶然中误差计算：（为测段两次测高差不符值;R为测段长度;n为测段数）。④每千米 水准测量全中误差MW计算：（W为经过各项改正后的水准环闭合差;F为水准环线周长;N为水准环数）。使用清华山维进行平差计算。为了提高精度，测量两次，取两次测量成果的平均值做为最后的成果。

2.4 成果检查与整理

校园坐标网与柳州城市坐标网的检查：测量了10个建筑物的坐标与建筑物竣工成果坐标相比较，相差最大在3cm以内（如表2），证明校园坐标系与柳州城市坐标系相一致，满足校园建设和维修的使用。

校园平面坐标系相对坐标的检查：每个控制点都观测2次，2次成果差值最大在1cm以内，显正态分布（如图2所示，横轴代表2次成果的差值，单位为毫米，纵轴代表控制点的个数），满足竞赛和教学要求。

高程精度检查：二等水准测量了2次，两次成果相比较，最大差值在1mm以内，满足竞赛和教学要求。

整理出一份PDF成果表包括控制点名、坐标和高程信息，将控制点展绘到校园地形图上。DPD成果表和地形图每位老师发一份。

3  测量控制网的应用

广西职业院校技能大赛测绘赛项包括二等水准测量和1：500数字测图。二等水准测量为闭合水准路线，包括1个已知点和3个待定点，分4个测段。数字测图采用全站仪+GNSS草图法进行，为每个小组提供两个控制点和一个检查点，测图场地需要满足多个小组同时竞赛。经过2届广西职业院校技能大赛测绘赛项的举办，完全杜绝了水准作弊的想象，得到了参赛专家们的肯定。

之前测量实践教学都是采用临时坐标，临时控制点得不到保存，学生的学习没有连贯性，对知识的认识不足，各课程之间缺乏连续性。自从发布校园测量控制网成果后，课程内容涉及到测量知识技能的，都统一采用校园测量控制网，学生对各课程的相关性有了更直观的认识，由于控制点的数量足够多，教师也不用为场地问题发愁，极大的提高教学效果。校园测量控制网已经为的建设与维修服务，效果良好。

参考文献：

[1]张兴福，魏德宏，余旭，等.工程测量实习教学模式改革与实践[J].测绘通报，2016（09）.

[2]李永川，孔令慧.全国职业院校技能大赛促进高职工程测量技术专业实践教学体系构建探究[J].测绘通报，2017（09）：145-149.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫局，中国国家标准化管理委员会全球定位系统（GPS）测量规范：GB/T 18314—2009[S].北京：中国标准出版社，2009.

[4]姜留涛，翟翊.测绘类技能大赛的若干关键问题的分析与探讨[J].测绘通报，2012（11）：102-104.

[5]汪耀武.校园测量控制网建设实例研究 [J].三门峡职业技术学院学报，2014，13（01）：53-55.