金钗堰水库改扩建工程测绘技术探讨

曹晏维

（甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司， 甘肃 兰州 730000）

0.概述

金钗堰水库位于重庆市涪陵区清溪、南沱两镇分界处，距涪陵城区30km，北邻南沱镇，南接罗云乡，东连湛普镇，西靠清溪镇。测区坝址位于白洞溪上游峡谷中，介于清溪镇庙梁村与南沱镇牛角塘村之间，两岸有村村通道路穿过，但基本都在山顶行走。从现状库尾到拟扩容后库尾有六座小桥可供来回通行，它们分别在朱家塘、高坎堰、上坝、丰收村、回龙湾、断桥村。测区雨水充沛，植被茂盛。通行极其困难，通视条件也很差。面对十米多高的丛林藤条，两、三米高的杂草荆棘，加上库尾众多的水田、鱼塘，给野外测绘作业带来很大困难。

完成测绘内容及工作量（如表1所示）：

表1 完成测绘内容及工作量

1.已有资料评价利用

1.1 起算资料可靠性分析

本次平面、高程起算点采用重庆市地理信息中心CORS解算点作为平、高起算点，布设四等GNSS网。经过检查JC02－JC03测定边长为353．777m，坐标反算边长353．781m，边长相对精度1∶88445，规范规定三等GNSS最弱边相对中误差1∶80000，所以起算点符合规范要求。

经过施测原水库高程系统比1985国家高程基准低6m，为了保证与水库原勘测设计资料的系统一致性，减少不必要的浪费，所以这次高程系统采用原高程基准。以JC02高程为起算高程，按四等三角高程闭合线路平差后JC03高程为625．116m，而大地水准面精化模型的GNSS高程测量值为625．147m，差值0．031m，《水利水电工程测量规范》表5．1．1规定三等、四等、五等光电测距三角高程五等及以上等级GNSS高程，最弱点高程中误差允许值为h／20即5cm。所以高程起算点符合规范要求。

1.2 已有资料的利用

（1）平面起算资料。采用重庆市地理信息中心CORS解算点JC02、JC03作为起算点，坐标系统为2000国家大地坐标系，中央子午线108°。选用JC02 2000国家大地坐标为起算点，JC02－JC07为起算方位角，测区平均经度107°30′，投影到590m高程面的测区工程坐标系。

（2）高程起算资料。经过计算重庆市地理信息中心CORS精化高程面解算的JC02高程（1985国家高程基准高程）与原水库特征点复核后，比原水库高程高6m。所以本次采用JC02 1985国家高程基准减去6m，作为本次作业高程起算点，高程与原水库高程系统保持一致。

（3）1∶10000地形图。收集到重庆市测绘院2015年绘制：2000国家大地坐标系、1985国家高程基准1∶100000地形图3幅，编号依次为“H48G053089、H48G053090、H48G054089”。用来控制网设计和测区淹没范围估算。

2.技术依据

（1）《水利水电工程测量规范》SL197－2013；

（2）《国家基本比例尺地图图式第1部分1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式》GB/T20257．1－2007；

（3）《重庆市涪陵区金钗堰水库改扩建工程勘测委托书》；

（4）《重庆市涪陵区金钗堰水库改扩建工程技术设计书》。

3.主要技术问题和处理方法

3.1 库尾控制点加密方法

规划阶段从1∶10000地形图推算的库容面积也随之变大，测图范围向规划库尾方向延伸了约1．9km。延伸部分采用RTK平面控制点测量进行图根加密。经计算加密点JC05、JC07之间边长288．051m，两次变换基站后所测得点位中误差均小于±5cm。库尾首级控制采用五等二级RTK平面控制精度，次级控制采用图根RTK平面控制精度，遵循《水利水电工程测量规范》SL197－2013中表4．2．4－2、表4．2．4－3主要技术要求，五等RTK平面控制点测量主要技术要求（如表2所示），图根RTK控制点测量主要技术要求（如表3所示）：

表2 五等RTK平面控制点测量主要技术要求

表3 图根RTK控制点测量主要技术要求

3.2 库区地形图测绘思路

地形图测绘采用RTK碎部点测量法，由于受测区地形条件及地物条件限制，碎部特征点采集密度不够；对测区内耕地、果园、道路、管线、居民地、庙宇等地物进行了完整测绘；对测区灌木林、疏林地、长蒿草地等植被覆盖率高，通行条件困难的区域，进行了特征点测绘并现场绘制特征点草图。

4.平面控制网质量分析

GNSS观测原始数据采用南方GNSS数据处理软件，测站点属性编辑、基线解算及网平差（无约束平差、约束平差）等数据处理过程均采用南方测绘GNSS数据处理软件进行作为检核计算。最终成果采用科傻GNSS数据平差软件进行平差，包括在WGS84系统下无约束平差和在2000国家大地坐标系下的约束平差，以及测区平均经度为107°30′，测区平均高程面为590m的工程面平差。

4.1 基线解算方法

采用南方GNSS数据处理软件，严格设置采样间隔15s，卫星截止高度角15°，根据基线残差分布，剔除周跳跳变影响的基线部分，使基线闭合差满足限差要求。

4.2 GNSS网平差计算

利用合格的基线，带入已知点坐标，各项测量指标都符合四等GNSS网的要求，网平差成果满足本阶段勘测任务书以及技术设计书要求，具体平差结果体现在GNSS网平差报告中。

4.3 平差计算结果分析

经计算，2000国家大地坐标系四等网最弱点JC07点位中误差为1．44cm；JC05－JC07最弱边相对误差为1/134000。测区工程坐标系四等网最弱点JC07点位中误差为±0．38cm；JC05－JC07最弱边相对误差为1/100000。根据《水利水电工程测量规范》表4．1．2最弱相邻点点位允许中误差、表4．2．1最弱边相对中误差规定。同时，在平面控制测量过程中，选取了投影到590m高程面的测区工程坐标系。590m高程面GPS边长与全站仪边长比较、分析与验证结果（如表4所示）：

表4 590m高程面GPS边长与全站仪边长比较

通过综上精度验证和边长比较分析，工程平面控制网布设合理，验算项目完整、方法正确，数据平差和精度评定中各项指标达到要求，能充分运用到工程项目中。以上两套坐标系统均可以满足规范要求。

5.高程控制网质量情况

四等三角高程测量时，对三角高程边长进行了温度、气压、大气折光、加常数、乘常数及地球曲率等改正。网平差计算采用南方平差易软件进行平差计算。高程控制网采用JC02为基点，采用三角高程闭合线路。高程网采用南方平差易平差。经计算每千米高差中误差＝±2．15mm；高差路线闭合差＝－7．1mm；限差＝±66．3mm；在限差之内，四等网路线长度＝11．01km。

经利用四等水准测量高差对不同测段的高差进行检核，结果（如表5所示）：

表5 不同测段的高差检核结果

综上分析，高程控制布设合理、施测方法得当，起始点稳定，数据采集及处理正确，精度评定值和高差比较值符合规范要求。可以满足《水利水电工程测量规范》四等三角高程测量精度要求。

6.地形图质量保证措施

对于测区1∶500、1∶2000地形图，测图方法采用全站仪极坐标法和GNSS动态测量（RTK）在野外采集坐标、高程数据。全站仪对中允许偏差为5mm，仪器高和棱镜高允许偏差为1cm。选择较远的控制点为定向点，并施测另一通视控制点的坐标和高程作为检核。检核点的平面位置允许较差为图上0．2mm，高程允许较差为五分之一基本等高距。作业过程中和结束前，应对定向方位进行检查。每测站重复观测2－3个地形点或地物重合点，平面均小于图面的0．6mm，高程均小于三分之一基本等高距。RTK测图时，基站的有效作业半径均小于5km。作业开始前和结束后均进行已知点检查，检核点的平面位置较差均小于图上0．2mm，高程较差均小于五分之一基本等高距。不同流动站分区作业时，测出界线外图上5mm。对于测区居民房屋轮廓以墙基为主，送电线路、通信线路和架设在地面上或其中一段埋在地下的管道，都测绘入图。地下的线路或管线在图上以虚线表示。凡面积在图上大于1cm2且有经济价值的土质植被均用地类界绘出范围。农作物或经济作物地，对经常轮换种植作物的地块只按水田和旱地区分表示。同一地段内生长多种植物时，图上配置符号为主要植物符号。外业、内业严格按照《水利水电工程测量规范》、地形图图式进行作业，成图采用CASS9．1测图系统编辑成图。为了保证成果质量，检查验收是在小组自查的基础上，由检查员组织检查验收，对观测记录手簿、地形图内业图面以及整饰检查、地形图野外巡视等进行了100%检查，对外业进行测量工程总量10%的抽检。内业检核细致，计算准确无误，成果质量可靠。平高控制测量各项精度满足勘测设计阶段的精度要求，并按要求提供了各项成果。对于测区1∶500、1∶2000地形图进行外业实测检查，检查平面点20个，平面位置误差±0．09m。检查高程点20个，高程误差为±0．13m。其测图表示方法正确，地物取舍得当。各项精度能满足相应比例尺精度要求。

7.断面图质量分析

对于建筑物断面而言，三条坝轴线纵断、最大横断面现场实测，溢洪道、导流洞、泄洪洞、引水洞纵横断面都从1∶500地形图截取，现场没有实测。对于图截的线路利用Excel进行桩号、高程的计算，并生成绘图软件使用的数据文件。采用计算机辅助制图，利用断面图绘图程序直接成图。对于断面记录、计算和成图要100%的进行校核。对于地质断面而言，地质断面从1∶500、1∶2000地形图截取，利用Excel进行桩号、高程计算，并绘制断面图。

8.结束语

本次作业测区植被十分茂盛，如果按照传统RTK测图，耗费时间较长，作业强度大。在以后作业时可提前雇佣民工按照山梁与沟道格网状的削枝、割草使测量人员能够进入这些特征部位测量。在初步设计阶段作业时，尽量选择在冬季作业，可以提前在测区修出人工小路，方便进行更细致测绘。作业严格按照《水利水电工程测量规范》，GNSS网型布设合理，点位埋设合理，起算点选择合理，起算数据正确，仪器性能良好，观测方法规范，观测记录完整；计算过程严谨，计算结果正确。地形图测绘图面清晰、图形线划连续光滑、清晰，粗细符合规定，名称注记正确、位置合理、字体、字号、字向符合规定。图面配置、图廓内外整饰均符合规定。提交资料齐全、完整；根据抽检无重大质量问题，各项指标符合规范要求。