試論水利測量工程中GPS的應(yīng)用

張 萍

(貴州省遵義縣水利局，貴州遵義563000)

1 工程概況

九曲河水利樞紐是“治太”十大工程之一的“湖西引排工程”的主要組成部分，是“湖西引排工程”四大樞紐之一。該工程位于某市后巷鎮(zhèn)境內(nèi)的九曲河入長江口處。該樞紐由60 m3/s(另備用20 m3/s)的抽水站、總凈寬為2 m×12 m節(jié)制閘、12(16)m×190 m×2.5 m套閘以及上下游河和3座跨河橋梁、管理設(shè)施、老閘拆除等項目組成，具備流域防洪排澇、灌溉供水、航運、水環(huán)境保護等多種功能。

2 儀器選擇

這個項目共3人組成測量組，包括一位全職工程師和兩個測量操作人員，在該項目的首席工程師和工程部的領(lǐng)導下，測量組全面負責軸線，施工測量和高程傳遞的沉降觀測，繪制成最終的測量方案和測量報告[1]。所用儀器見表1。

表1 儀器使用表

3 GPS技術(shù)在水利測量工程中的應(yīng)用

3.1 平面控制網(wǎng)測設(shè)

3.1.1 場區(qū)平面控制網(wǎng)布設(shè)原則

必須從整體上考慮平面控制，遵循“先整體、后局部”的測量思路，把握和控制測量精度的原則[2];根據(jù)總體方案設(shè)計，安裝平面控制網(wǎng)，布置施工場地;在能見度良好的情況下，測量定位點應(yīng)布置在易保護、安全良好的地方;樁位需要時用鋼管進行圍護，必須用混凝土保護，同時用紅色油漆做好標記，以方便后期測量[2]。

3.1.2 場區(qū)平面控制網(wǎng)的布設(shè)及復測

由于九曲河水利樞紐項目占地面積大，對高級控制點需要由建設(shè)單位、監(jiān)理單位共同進行復測，并辦理書面交接手續(xù)。根據(jù)總平面圖，使用Topcon－GTS211D全站儀(測角 2″，測距 1+1PPM)，現(xiàn)場測量布置閉合導線，經(jīng)距離、角度校測符合點位限差要求后，然后采用極坐標法，作為主場區(qū)首級GPS平面控制網(wǎng)，定出建筑物縱橫兩條主軸線。根據(jù)《工程測量規(guī)范》要求，控制網(wǎng)的技術(shù)指標應(yīng)符合表2的規(guī)定，按照要求控制平面控制網(wǎng)的精度。控制措施應(yīng)保護現(xiàn)場軸線，控制軸線標識不被損壞。

表2 控制網(wǎng)的技術(shù)指標

3.2 高程控制網(wǎng)建立

3.2.1 高程控制網(wǎng)的布設(shè)原則

為了保證建筑施工控制網(wǎng)的垂直精度建立要求，建立場區(qū)內(nèi)高程控制網(wǎng)。高程控制根據(jù)野外測量條件，由甲方提供至少3個水準基點，利用地球自身水準儀(往返測量精度在2 mm/km以內(nèi))提供的基準復測檢驗。高程控制網(wǎng)的精度，不少于3個水準測量精度。場面積至少要有3個水準點，水準點的間距應(yīng)＞1 km，距離回土線應(yīng)≥15 m，距離建筑物應(yīng)＞25 m。在水準線布局之前，結(jié)合現(xiàn)場情況，埋設(shè)半永久性高程基準點，等到3—6個月后再進行測量，測量半永久性的區(qū)域高度，這一點也可以被用來作為沉降觀測的基準點。

3.2.2 水準測量規(guī)定

水準線路應(yīng)按附合路線和環(huán)形閉合差計算，每千米水準測量高差全中誤差，按下式計算:

式中:MW為高差全中誤差，mm;W為閉合差，mm;L為相應(yīng)線路長度;N為附合或閉合路線環(huán)的個數(shù)。

3.3 地下結(jié)構(gòu)的施工測量

開挖前，通過定位軸線調(diào)查作為基礎(chǔ)，采用極坐標法，對工程控制樁軸線的測量采用全站儀，測量閉合誤差控制在3 mm?？刂拼胧?yīng)保護現(xiàn)場軸線，控制軸線標識不被損壞?；娱_挖后，分別對基坑的投影軸的測軸線進行控制，在基坑控制每個軸的相對位置，在允許的范圍內(nèi)，利用極坐標法使其閉合使誤差滿足測量要求;做好基準控制點的保護，同時采用塔尺和水準儀分段向基坑內(nèi)傳遞標高。

3.4 地上結(jié)構(gòu)施工測量

3.4.1 軸線測量

由于建筑物相對較低，施工現(xiàn)場范圍受限制較小，考慮以外控軸線為主，內(nèi)部閉合為輔的測量方案。

3.4.2 標高傳遞

樓層標高總高控制由設(shè)在建筑物首層兩對角柱上的+1.0 m標志處，用經(jīng)過校準的50 m鋼尺向上逐層傳遞，并在同一垂線每層作▽標志，作為每次層標高測量的依據(jù)，各樓層間標高用S 3光學水準儀傳遞，并閉合復核。為減少誤差積累，各樓層的標高均以該在+1.0 mm和+0.50 m處的紅“▽”為基點，以此用整尺向上傳遞，不得由相鄰下層向上層傳遞。

3.4.3 立模測量放樣

立模放樣的內(nèi)容:測放各種構(gòu)筑物的立模輪廓點(線);對已架立的模板，預埋件進行位置檢查。施工時根據(jù)不同部位的具體操作要求，分別確定平面高程控制線，并向施工班組技術(shù)員交底。

3.4.4 安裝測量放樣

本工程安裝項目內(nèi)容:吊車梁、圈梁及預埋件、網(wǎng)架屋面等。安裝測量內(nèi)容:測設(shè)安裝軸線及高程基準點，進行安裝點的放樣和安裝竣工測量等測量放樣的要求標準，必須按圖紙和規(guī)范規(guī)定進行，并報監(jiān)理工程師驗收。

3.5 沉降觀測

九曲河水利樞紐工程的沉降觀測儀器采用的是自動安平水準儀。根據(jù)設(shè)計要求設(shè)置沉降觀測頻率和觀測點位置，在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的啟動施工完成后，在施工階段，每一層施工測一次，裝修階段完成之前，每一個月測一次沉降，直到完成全部施工。

為了確保建筑物的沉降測量結(jié)果及時、準確地反映實際情況，除了及時觀察，為了保證測量精度，并應(yīng)做到“四定”:①固定水準點;②固定觀測方法和觀測線路;③固定儀器;④固定人員。

3.6 竣工測量

該項目建成后，測量的最終位置、建筑物點高度、各樓房標高、建筑沉降觀測，整理測量結(jié)果，交由建設(shè)單位進行存檔。在使用過程中，建設(shè)單位應(yīng)按要求使用沉降儀定時觀測，并將測量數(shù)據(jù)整理編入竣工報告測量項目內(nèi)。

4 GPS技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用前景

RTK技術(shù)作為GPS技術(shù)的一種主流，在水利工程測量中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。目前，建立沿線總體控制測量，用GPS靜態(tài)或快速靜態(tài)方法，為勘測階段測繪帶狀地形圖、縱面測量、路線平面提供依據(jù)，在水利工程施工階段為渠道、閘門、堤壩建立施工控制網(wǎng)，在水利工程測量中，這僅僅是GPS應(yīng)用的初級階段。今后將會廣闊的推廣RTK技術(shù)在不斷應(yīng)用中，GPS工程測量技術(shù)將會更加完善。

[1]徐紹銓，張華海，楊志強，等.GPS測量原理及應(yīng)用:修訂版[M].武漢:武漢大學出版社，2003:46－74.

[2]張振軍，謝中華，馮傳勇.RTK測量精度評定方法研究[J].測繪通報，2007(01):26－28.