平原水庫(kù)工程原始地形測(cè)量

劉曉明 ，孫 平

（1.濰坊市峽山水庫(kù)管理局，山東 濰坊 ；2.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013）

在常規(guī)地形測(cè)量中，一般采用水準(zhǔn)儀、全站儀等對(duì)原始地形進(jìn)行斷面測(cè)量，然后采用CAD軟件進(jìn)行繪圖。這種測(cè)量方法準(zhǔn)確可靠，但工作效率不高。在面積較大的平原水庫(kù)原始地形測(cè)量中，通視條件較差，若完全采用全站儀進(jìn)行測(cè)量，則需要不斷地進(jìn)行轉(zhuǎn)點(diǎn)，測(cè)量周期較長(zhǎng)。GPS RTK定位技術(shù)是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，能夠達(dá)到厘米級(jí)精度。采用全站儀結(jié)合GPS RTK技術(shù)進(jìn)行原始地形測(cè)量的方法,在保證測(cè)量精度符合要求的同時(shí)可以有效地提高測(cè)量工作效率。

1 原始地形測(cè)量方法

原始地形測(cè)量工作開(kāi)始前，施工單位應(yīng)編制“原始地形測(cè)量工作方案”。測(cè)量方案的主要內(nèi)容應(yīng)包括原始地形測(cè)量范圍、測(cè)量技術(shù)要求、測(cè)量工具選用、測(cè)量斷面布置、測(cè)量成果整理、測(cè)量進(jìn)度計(jì)劃等內(nèi)容。監(jiān)理單位應(yīng)按施工合同文件、相關(guān)規(guī)范要求對(duì)測(cè)量方案進(jìn)行審批，以作為原始地形測(cè)量工作的依據(jù)。

1.1 壩基與建筑物地基原始地形測(cè)量

壩基及建筑物地基是平原水庫(kù)工程中的重要部位，原始地形測(cè)量成果是工程計(jì)量和地基驗(yàn)收的重要依據(jù)，必須確保測(cè)量成果能夠真實(shí)、準(zhǔn)確、全面地反映工程原始地形。原始地形測(cè)量時(shí)，在地形平坦區(qū)域的斷面間距一般設(shè)為30～50 m，地形變化較大的區(qū)域或轉(zhuǎn)彎段應(yīng)適當(dāng)加密。根據(jù)規(guī)范要求“測(cè)點(diǎn)間圖上距離應(yīng)不大于3 cm”，若對(duì)應(yīng)1∶200的比例尺，則每一斷面上的測(cè)點(diǎn)間距不宜超過(guò)6 m。測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)根據(jù)地形變化情況布置，復(fù)雜地形測(cè)點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)加密。斷面寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行計(jì)算并超出工程部位5～10 m。

壩基斷面測(cè)量采用全站儀測(cè)軸線點(diǎn)，GPS RTK技術(shù)測(cè)斷面點(diǎn)的方法進(jìn)行測(cè)量。原始地形測(cè)量工作開(kāi)始前，首先利用已知測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)采用全站儀對(duì)壩軸線、建筑物軸線進(jìn)行測(cè)量放樣，并每隔50 m或100 m打下木樁并編號(hào)。然后采用GPS RTK技術(shù)對(duì)軸線樁的平面坐標(biāo)、高程進(jìn)行復(fù)核，若偏差值在規(guī)范允許范圍之內(nèi)，則開(kāi)始采用GPS RTK對(duì)本斷面進(jìn)行測(cè)量。若偏差值超出規(guī)范允許偏差范圍，則應(yīng)分析原因重新校核GPS RTK的基準(zhǔn)站設(shè)置。

建筑物斷面采用全站儀進(jìn)行測(cè)量，以不超過(guò)5個(gè)斷面（約200 m）為一測(cè)站，具體可根據(jù)地形、天氣等情況進(jìn)行調(diào)整。測(cè)量斷面布置應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诮ㄖ飻嗝娉叽缱兓幵O(shè)置，地形變化較大的部位應(yīng)加設(shè)測(cè)量斷面。

1.2 庫(kù)區(qū)料場(chǎng)原始地形測(cè)量

庫(kù)區(qū)原始地形測(cè)量一般作為料場(chǎng)復(fù)查時(shí)進(jìn)行土石方平衡計(jì)算的依據(jù)，采用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行地形測(cè)量能夠滿足相關(guān)要求。測(cè)量工作開(kāi)始前，先按照設(shè)計(jì)平面圖分成幾個(gè)大的測(cè)區(qū)，然后安排多臺(tái)RTK流動(dòng)站同時(shí)測(cè)量，測(cè)區(qū)內(nèi)測(cè)量點(diǎn)一般按50 m×50 m方格網(wǎng)進(jìn)行布置。常規(guī)測(cè)量工作完成后，最后對(duì)地形變化較大的部位進(jìn)行加密測(cè)量。

1.3 測(cè)量人員配置

工程測(cè)量是一項(xiàng)比較專(zhuān)業(yè)的工作，主要測(cè)量人員必須持證上崗。在GPS RTK作業(yè)中，測(cè)量人員必須熟悉基準(zhǔn)站設(shè)置、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)設(shè)定等，以便出現(xiàn)測(cè)量誤差超限時(shí)能夠及時(shí)查找原因，糾正錯(cuò)誤。同時(shí)原始地形測(cè)量又是一項(xiàng)艱苦、枯燥的工作，測(cè)量人員白天在野外進(jìn)行測(cè)量，晚上還需要及時(shí)整理測(cè)量數(shù)據(jù)。因此，配備的測(cè)量人員需要具有較強(qiáng)的責(zé)任心和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。

原始地形測(cè)量一般采用施工單位、監(jiān)理單位、建管單位等聯(lián)合測(cè)量的方式進(jìn)行，以提高工作效率，避免測(cè)量成果爭(zhēng)議。各單位應(yīng)安排1～2人，共同參與整個(gè)測(cè)量工作。

2 測(cè)量質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1 測(cè)量控制點(diǎn)復(fù)核

在工程應(yīng)用中使用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)是WGS-84坐標(biāo)系數(shù)據(jù),而目前我們測(cè)量成果普遍使用的是以1954年北京坐標(biāo)系或是地方獨(dú)立坐標(biāo)系為基礎(chǔ)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。因此必須將WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到BJ-54坐標(biāo)系或地方(任意)獨(dú)立坐標(biāo)系。

為了檢驗(yàn)當(dāng)前站RTK作業(yè)的準(zhǔn)確性，在測(cè)設(shè)斷面點(diǎn)前必須檢查一點(diǎn)以上的已知控制點(diǎn)，或已知任意地物點(diǎn)、地形點(diǎn)。當(dāng)檢核在規(guī)范限差要求范圍內(nèi)時(shí)，方可開(kāi)始RTK斷面測(cè)量。斷面中心樁的精度要求和斷面點(diǎn)相對(duì)于斷面中心樁的誤差應(yīng)符合規(guī)范要求。

2.2 基準(zhǔn)站設(shè)置

大部分GPS RTK技術(shù)采用電臺(tái)模式進(jìn)行基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的鏈接，基準(zhǔn)站坐標(biāo)和信號(hào)傳輸效果是影響測(cè)量精度的主要因素。因此，基準(zhǔn)站一般應(yīng)設(shè)置在已知測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)上，并結(jié)合庫(kù)區(qū)地形特點(diǎn)進(jìn)行合理布置?；鶞?zhǔn)站與流動(dòng)站的距離一般不宜超過(guò)5 km。當(dāng)流動(dòng)站測(cè)量精度不能滿足規(guī)范要求時(shí)，必須重新設(shè)置基準(zhǔn)站。測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)安排專(zhuān)人維護(hù)測(cè)量基準(zhǔn)站。

2.3 測(cè)量點(diǎn)布設(shè)

測(cè)量點(diǎn)布設(shè)應(yīng)遵循2個(gè)原則，一是滿足規(guī)范要求即測(cè)點(diǎn)間距不宜超過(guò)6 m；二是能夠準(zhǔn)確反映地形特征即在地形變化轉(zhuǎn)折點(diǎn)進(jìn)行測(cè)設(shè)。選擇測(cè)量點(diǎn)不是簡(jiǎn)單的“立尺”行為，而是需要測(cè)設(shè)人員理解測(cè)量點(diǎn)成圖方法，使測(cè)量點(diǎn)布設(shè)合理，全面覆蓋地形特征點(diǎn)。測(cè)量點(diǎn)選擇時(shí)應(yīng)有施工、監(jiān)理、建管單位的測(cè)量人員同時(shí)在場(chǎng)，對(duì)有異議的測(cè)點(diǎn)，及時(shí)指出糾正。

2.4 測(cè)量原始數(shù)據(jù)確認(rèn)

為確保測(cè)量原始數(shù)據(jù)的真實(shí)、完整性，每天在測(cè)量工作結(jié)束后測(cè)量人員應(yīng)及時(shí)將測(cè)量?jī)x器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，并打印3份以上，經(jīng)施工、監(jiān)理、建管等聯(lián)合測(cè)量人員共同簽認(rèn)后各單位分別存檔。

3 測(cè)量成果整理

3.1 繪制斷面圖

斷面圖和地形圖比例尺范圍應(yīng)為 1∶200～1∶500。原始地形斷面測(cè)量完成后，施工單位根據(jù)聯(lián)合簽認(rèn)的測(cè)量記錄繪制CAD斷面圖或采用CASS等成圖軟件自動(dòng)生成斷面圖。庫(kù)區(qū)原始地形可采用CASS等成圖軟件生成數(shù)字地面模型（DTM）。監(jiān)理部門(mén)對(duì)施工單位繪制的斷面圖進(jìn)行審核確認(rèn)，以作為相關(guān)工程量的計(jì)量依據(jù)。

3.2 工程量計(jì)算

對(duì)于采用聯(lián)合測(cè)量方式進(jìn)行的原始地形測(cè)量成果，施工、監(jiān)理、建管單位一般不會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果有爭(zhēng)議。但測(cè)量完成后仍需及時(shí)進(jìn)行相關(guān)工程量計(jì)算，應(yīng)將實(shí)測(cè)工程量與合同工程量進(jìn)行比對(duì)。根據(jù)測(cè)量規(guī)范要求：兩次獨(dú)立測(cè)量同一區(qū)域的開(kāi)挖工程量其差值小于5%（巖石）和7%（土方）時(shí)，可取中數(shù)（或協(xié)商確定）作為最后值。因此，建議當(dāng)實(shí)測(cè)工程量與合同工程量差值超過(guò)上述范圍時(shí)，應(yīng)聯(lián)系設(shè)計(jì)單位分析原因，必要時(shí)對(duì)相關(guān)部位進(jìn)行復(fù)測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

在平原水庫(kù)工程建設(shè)項(xiàng)目中土石方開(kāi)挖與回填是主要工程項(xiàng)目且工程量較大，全面、準(zhǔn)確、快速地提供工程原始地形測(cè)量成果是做好土石方開(kāi)挖與回填平衡計(jì)算、土石方調(diào)配，合理組織施工的重要前提。工程原始地形測(cè)量成果直接影響到工程施工進(jìn)度和投資控制，因此高效地完成工程原始地形測(cè)量工作是平原水庫(kù)工程施工準(zhǔn)備階段過(guò)程中的一項(xiàng)重要工作。