会宁北部供水管网工程测量技术研究

张 瑞

（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.引言

受引洮一期会宁北部供水工程管理局的委托，甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司对会宁县头寨镇、塬边乡、新庄塬镇配水管网改扩建工程进行外业勘测。根据配水管网改扩建工程布置，测区控制测量点按狭长的带状地形走向布设，施测比较困难。新庄塬测区平均海拔为1850m，线路最大高差630m。塬边测区平均海拔为1900m，线路最大高差510m。头寨测区平均海拔为1650m，线路比较平缓。

1.测区原有资料分析

需要勘测的头寨镇、塬边乡、新庄塬镇改扩建管网工程，除头寨镇管网有甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司勘测的输水总干管、配水干管测量高程、坐标控制网资料，塬边乡、新庄塬镇管网为2007年已竣工的供水管网工程，原设计高程、坐标控制网资料收集不到，或因年限较长，现场也不易找到，因此施工图设计阶段勘测需重新建立高程、坐标控制网。地质勘察资料有白银水电设计院完成的初步设计、施工图设计勘察成果，因管线位置、泵站位置本次需调整或重新选线选址基本不可使用，需重新勘察。收集到2008年引洮工程二干渠延伸到会宁供水工程项目（二干渠延伸段）可行性研究阶段测量平面、高程控制成果1份，部分控制点曾作为引洮一期会宁北部供水工程输水总干管测量控制点利用，所以本次作业也应该与输水总干管系统一致。

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）《引洮供水一期会宁北部供水工程施工图设计（头寨、塬边、新庄塬改扩建工程）勘测委托书》；

（4）《引洮供水一期会宁北部供水工程施工图设计（头寨、塬边、新庄塬改扩建工程）技术设计书》。

3.主要技术问题及处理方法

本次作业工期比较紧，平面控制没有将新庄塬、塬边控制网纳入国家控制网平差，新庄塬管线起末点高差630m，根据起末点采用平均高程面1850m，边长进行高程面投影后，线路起末点坐标误差值较大，无法满足规范中关于高程面工程坐标要求。所以本次采用二次分段高程面投影：将BM42－XZ06段采用平均高程面1695m；XZ05－XZ20采用2015m高程面。即BM42－XZ06段平面控制采用国家坐标系坐标，以BM42－XZ19方位角为起算方位角，将起末点高差控制在320m范围内，所以第一段采用1695m高程面，得到XZ05、XZ06高程面1695m工程坐标；然后以XZ05为起算点，仍以BM42－XZ19方位角为起算方位角，进行2015m高程面第二段投影。对于塬边干管线和塬边支管线平面控制参数选取（如表1所示）：

表1 塬边干管线和塬边支管线平面控制参数选取

按照设计大纲要求的方案实施外业观测，必须满足工程建设的需求。观测记录手簿由手工记录，限差要求及计算正确。观测工作严格按规范操作，各项限差和观测精度均满足规范和设计要求。新庄塬镇部分测量控制网布设（如图1所示）：

图1 新庄塬镇部分控制网布设示意图

4.平面控制网解算与分析

4.1 基线解算

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

4.2 GNSS网平差计算

将合格的基线导入科傻GNSS数据软件，输入已知点坐标、中央子午线经度、投影面高程、起算方位角后进行平差。各项测量指标都符合五等GNSS网的要求，能够满足本次测量要求。

4.3 平差计算结果分析

经计算，五等网最弱点YB11点位中误差为±0.9cm；YB11-YB12最弱边相对误差为1/125000；XZ19点位中误差为±0.56cm；XZ15-XZ16最弱边相对误差为1/155000。平面以测区内E级GNSS网为起算点，中央子午线经度105°。边长投影到每条管线平均高程面上，数据处理采用南方GNSS数据处理软件，工程面投影采用科傻GNSS数据处理系统，计算过程正确，精度均符合规范要求，可以满足工程施工图设计平面精度要求。

在控制测量过程中，分别进行了1695m、2015m高程面GNSS边长与全站仪边长比较（如表2、表3所示）：

表3 2015m高程面GNSS边长与全站仪实测边长比较

根据以上不同高程面的两种边长比较分析，边长差值很小，平面控制网布设合理，平差后精度评定中各项验算项目完整、方法正确、精度较高，按照本文中的方法选取独立坐标系和投影高程面是合理、正确的。各项精度指标符合《水利水电工程测量规范》。

5.高程控制网精度分析

高程网采用南方平差易软件平差，由于受到地形条件限制，采用四等三角高程闭合线路。塬边四等三角高程线路控制精度分析（如表4所示）：

表4 塬边四等三角高程线路控制精度分析

新庄塬四等三角高程控制网精度分析（如表5所示）：

表5 新庄塬四等三角高程控制网精度分析

高程以测区三等水准点作为高程起算点，布设闭合线路。采用南方平差易软件平差，计算过程正确，精度均符合规范要求。经过分析高程控制成果可以分别满足工程施工图设计阶段四等高程控制测量精度要求。

6.引水线路质量分析

使用RTK配合全站仪选线、定线、实测，在地形变化处加桩，真实反映地形，详细标注地物。直接以测区五等GNSS平面控制点为基准点，以均匀分布的7个以上五等GNSS网点为公共点，在这些点上同时实测两套平面坐标和两套高程，通过软件求解出测区的坐标转换参数和高程拟合参数。通过在已知点上校核，满足精度要求即可。线路拐点IP点弯道要素采用可编程计算器，输入设计的弯道半径计算各弯道要素。对线路定线数据在实地计算，然后编写桩号，进行实地打木桩确定位置。内业断面数据采用EXCEL电子表进行编制成固定格式的数据集，即符合绘图软件使用的数据文件。采用计算机CAD软件辅助制图，调用断面图绘图程序直接成图。对生成的断面图，能直观显示线路的走势，可根据手工记录和RTK电子记录对其进行校核。对于断面记录、图解数据、计算和断面图进行100%的校核。要求原始记录的数据准确无误，平面位置和高程误差在限差之内。

7.测区1∶500地形图测绘质量分析

本次作业严格按照相关规程、规范进行，测图方法采用全站仪以极坐标法和GNSS动态测量（RTK）在野外采集坐标、高程数据。仪器对点误差不大于图面5mm，检测另一测站高程不大于1/5等高距，每测站重复观测2-3个地形点或地物重合点，平面不大于图面的2×0.6mm，高程不大于对于居民房屋轮廓以墙基为主测绘。送电线路、通信线路和管道都测绘入图，对埋在地下的部分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或植被用地类界绘出其范围。对经常轮换种植的农作物或经济作物地块可根据实际按水田和旱地区分表示。同一地块内生长多种植物时，图上配置符号（包括土质符号）不超过3种。成图采用CASS9.1测图系统编辑成图。对1∶500建筑物地形图进行野外现场设站检查，地形图测图表示方法正确，地物取舍得当，平面地物检查点26个，高程检查点33个，平面位置中误差±0.06m；高程中误差±0.10m，根据抽查各项指标都满足施工图设计阶段规范要求，也满足1∶500地形图精度要求。

测量过程中遇到高一级控制点进行了校测验证，校测验证结果是ΔX=0.064m；ΔY=0.066m；ΔH=0.029m。符合设计和规范的精度要求。然后在计算机上采用“南方CASS7.0测图系统”编辑成图。地形图野外检查结果（如表6所示）：

表6 地形图野外检查结果

从地形图野外检查结果分析，所测绘的地形图满足设计和规范的精度要求。外业数据采集过程中，立点到位，能正确反映地形、地貌特征，并随时检查重合点和高一级控制点；GNSS动态测量（RTK）起始数据的输入正确。

8.成果质量分析

经分析测绘成果质量总体情况如下：

（1）坐标系采用每条干管工程坐标系，高程系采用1985国家高程基准，坐标系、高程系选择合理正确，符合当地地形条件；

（2）观测仪器检验项目齐全，各项技术指标符合规范要求，施测工作按现行规范和设计要求进行，作业人员各项操作专业、严谨、细致；

（3）平面控制及高程控制精度达到规范技术要求，测绘成果满足本工程施工图阶段的设计精度要求；

（4）地形图及断面图绘制符合规范及图式要求，点位精度均满足规范和设计要求；

（5）采取的各项技术措施得当，质量保证体系完整；

（6）本次检查验收的引洮一期会宁北部供水工程（头寨、塬边、新庄塬改扩建工程）测绘成果满足《水利水电工程测量规范》、《勘测委托书》和《测量技术设计书》的要求。可以提交地质、水文、水工、施工组织各专业使用。

9.结束语

通过对会宁县塬边、新庄塬供水管线改造工程测量实践，由于主要建筑物位置比较固定，所以在埋控制桩时尽量将控制桩埋设在距离泵站比较近的位置，以便以后勘测、施工、运营利用。然而在实测过程中塬边一泵站、三泵站选取了新址，原有的一、三泵站被废弃，所以控制桩位置有点偏离固有建筑物。同时按照建筑物位置布设GNSS网，网图结构不是很好，平面和高程控制点经校核，各项限差和观测精度均满足规范和设计要求。控制资料成果可以满足会宁北部供水工程（头寨、塬边、新庄塬改扩建工程）测量要求。美中不足的是，塬边线路YB01-YB04段三角高程测量布设施测线路只能沿着公路边穿行，有拉沙车往返穿过，高差闭合差虽然满足限差要求，但每千米高差中误差超限，只能满足五等水准要求，虽然这段线路长只有2km多，返工时也没有提高一些精度，所以这段高程成果只能按照五等三角高程精度使用。