校園測量控制網(wǎng)的建設(shè)及其應(yīng)用

陳德紹

摘要：根據(jù)柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院承辦廣西職業(yè)院校技能大賽測繪賽項的競賽要求，以及建筑技術(shù)學(xué)院測量實踐教學(xué)與校園建設(shè)的實際需要，結(jié)合我校實際情況，設(shè)計并建設(shè)了柳鐵職校院測量控制網(wǎng)。

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(guān)鍵詞：技能大賽;測量控制網(wǎng);實踐教學(xué);課程建設(shè)

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

中圖分類號：P208 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）27-0209-03

0 ?引言

為了提高廣西職業(yè)院校技能大賽測繪賽項的承辦水平，為了更好的實施高校測繪課程實踐教學(xué)、提升學(xué)生測量綜合實踐能力，構(gòu)建我校校園測量控制網(wǎng)，既為測量實踐教學(xué)提供了基礎(chǔ)，同時也為測繪技能大賽提供了場地，建設(shè)一個標(biāo)準可靠完整的校園測量控制網(wǎng)是十分有必要的[1-2]。

1 ?建設(shè)目的

從2018年開始廣西職業(yè)院校技能大賽測繪賽項由柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院承辦，測繪賽項是全國職業(yè)院校技能大賽和測繪地理信息領(lǐng)域系列技能競賽的重要組成部分，我校迫切需要一套符合測繪技能競賽要求的測量控制網(wǎng)，為測繪賽項的提供必要的基礎(chǔ)設(shè)施，同時也為我校競賽集訓(xùn)隊提供訓(xùn)練場地。

柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院坐落于柳州市魚峰區(qū)文苑路2號，學(xué)校占地面積近1000畝建筑技術(shù)學(xué)院有在校生2400多人，開設(shè)的課程有《工程測量基礎(chǔ)》、《工程測量實務(wù)》、《數(shù)字測圖》與《二等水準測量》等測量課程。隨著建筑技術(shù)學(xué)院的招生規(guī)模不斷擴大，原有校園測量控制網(wǎng)無論在精度還是布局方面，都越來越不能滿足教學(xué)的需要。

校園測量控制網(wǎng)同時為校園基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護提供服務(wù)。

2 ?建設(shè)過程

2.1 總體部署

校園測量控制網(wǎng)的布設(shè)以“分級布設(shè)、逐級控制”的原則進行設(shè)計?？刂凭W(wǎng)不僅要測繪技能大賽競賽要求，而且要滿足測量實踐教學(xué)的要求，同時為校園的建設(shè)和維修提供服務(wù)。借助于GNSS，電子水準儀等測量工具，把柳州市的平面和高程控制網(wǎng)引進校園。

整個校園控制網(wǎng)分為兩個級別布設(shè)，首級6個控制點均勻布設(shè)于校園內(nèi)，按照GNSS靜態(tài)E級點的精度要求建設(shè)，作為校園內(nèi)的起算基準，二級控制點利用RTK聯(lián)測，布設(shè)在校園內(nèi)各個交叉路口，選點時確保點位使用的方便性，盡量不妨礙校園。使用電子水準儀按二等水準測量的要求與柳州市高程控制點聯(lián)測。

測繪技能競賽過程需要分組進行，每個小組多達到9所學(xué)校，這就要求測量控制網(wǎng)在同一時間能滿足9個隊伍進行測量，所以把控制點按10個一排進行布設(shè)。測繪技能競賽二等水準測量分賽項對前后距離差要求不大于1.5米，特別嚴格。在競賽中，對距離差控制好，就意味著勝利了，有些學(xué)校為了在競賽中取得好成績，提前在賽場上做標(biāo)記，損害了大賽的公平性[4]。為了防止二等水準測量作弊，每排控制點布設(shè)與路成45°斜線狀，每個控制點之間相隔1.5米以上，利用遠近不同的控制點進行組合抽簽（如圖1所示），從而使賽前所做的記號全部失效，杜絕作弊。

根據(jù)統(tǒng)計，同一時間測量課程最多達到了7個班，每個班不多于10組，控制網(wǎng)能提供實踐教學(xué)的場地要多于7處，并且都能滿足水準、導(dǎo)線、數(shù)字測圖、施工放樣的等課程要求。所以控制點的數(shù)量要盡量的多。同時，收集了全院教師的對控制網(wǎng)的需要，在隧道口附近，隧道口頂部、鐵路場、土木實訓(xùn)館周邊與邊坡的底部埋設(shè)了數(shù)量不等的控制點。

綜合以上需要，在校園內(nèi)埋設(shè)了近300個控制點，以10個為一排，并且每一個控制點都能找到與之相通視的控制點。根據(jù)各課程教師的需求，在一些有特殊需要的地方埋設(shè)的控制點。

2.2 控制點埋設(shè)

控制點采用專門定制，刻有“柳鐵職院”和點號的不銹鋼測量標(biāo)志，采用沖擊鉆打孔，環(huán)氧樹脂做膠粘劑。所有的點字號朝北。

2.3 控制網(wǎng)施測

首級平面控制網(wǎng)利用校園周邊3個E級點，采用GNSS靜態(tài)相對定位方法及約束平差，通過固定3點使用自有網(wǎng)平差進行結(jié)算，并得到三維坐標(biāo)，最終再由三維坐標(biāo)通過高斯投影得到高斯平面直角坐標(biāo)系下的二維平面坐標(biāo)[3]。針對首級平面控制網(wǎng)的 GNSS 外業(yè)測量，網(wǎng)形布設(shè)形式采用邊連式，使用9臺南方S86 GNSS接收機同步觀測，各測站的靜態(tài)觀測應(yīng)滿足下列要求：衛(wèi)星截止高度角為 15°，有效觀測衛(wèi)星總數(shù)≥4，觀測時段數(shù)≥1.6，時段長度≥60min，數(shù)據(jù)采集間隔為15s，天線安置對中誤差不大于1mm，互為120°方向上量取的天線高之差小于3mm。靜態(tài)觀測數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理使用了南方測繪GNSS數(shù)據(jù)處理軟件。按照相關(guān)要求，校園GNSS網(wǎng)設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)如表1?？紤]到校園控制網(wǎng)的工程實際，當(dāng)邊長小于200m時，不考慮相對中誤差，要求邊長中誤差應(yīng)小于±2cm。經(jīng)過解算該控制網(wǎng)的精度滿足相關(guān)規(guī)范要求，成果合格。

針對導(dǎo)線測量需耗費大量人力、物力和時間，觀測環(huán)境要求苛刻的缺點，二級平面控制采用實時動態(tài)定位技術(shù)（GNSS RTK）來獲取[5]。應(yīng)該注意的問題是：基準站盡量安置在視野開闊的地方;流動站距基準站的距離越遠，則點位精度越不可靠，在實踐經(jīng)驗中得出在5km以內(nèi)的距離是比較合適的;未知點應(yīng)該包含在已知點的控制范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換參數(shù)的參考點必須均勻分布。使用基座腳架對中精平，每個控制點測量2次，較差小于1cm以內(nèi)，取平均值作為最后成果。

控制點的高程從柳州城市測量控制網(wǎng)的水準點通過二等水準測量引測，使用南方DL2007數(shù)字水準儀按二等水準標(biāo)準進行往返施測：使用因瓦尺視距≤50m，前后視距差≤1.5m，任一測站上前后視距累積差≤6.0m。校園內(nèi)的控制點按二等水準的標(biāo)準，連測成網(wǎng)狀，閉合差限差取4（L為水準路線的長度，單位為米）。每千米水準測量偶然中誤差計算：（為測段兩次測高差不符值;R為測段長度;n為測段數(shù)）。④每千米 水準測量全中誤差MW計算：（W為經(jīng)過各項改正后的水準環(huán)閉合差;F為水準環(huán)線周長;N為水準環(huán)數(shù)）。使用清華山維進行平差計算。為了提高精度，測量兩次，取兩次測量成果的平均值做為最后的成果。

2.4 成果檢查與整理

校園坐標(biāo)網(wǎng)與柳州城市坐標(biāo)網(wǎng)的檢查：測量了10個建筑物的坐標(biāo)與建筑物竣工成果坐標(biāo)相比較，相差最大在3cm以內(nèi)（如表2），證明校園坐標(biāo)系與柳州城市坐標(biāo)系相一致，滿足校園建設(shè)和維修的使用。

校園平面坐標(biāo)系相對坐標(biāo)的檢查：每個控制點都觀測2次，2次成果差值最大在1cm以內(nèi)，顯正態(tài)分布（如圖2所示，橫軸代表2次成果的差值，單位為毫米，縱軸代表控制點的個數(shù)），滿足競賽和教學(xué)要求。

高程精度檢查：二等水準測量了2次，兩次成果相比較，最大差值在1mm以內(nèi)，滿足競賽和教學(xué)要求。

整理出一份PDF成果表包括控制點名、坐標(biāo)和高程信息，將控制點展繪到校園地形圖上。DPD成果表和地形圖每位老師發(fā)一份。

3 ?測量控制網(wǎng)的應(yīng)用

廣西職業(yè)院校技能大賽測繪賽項包括二等水準測量和1：500數(shù)字測圖。二等水準測量為閉合水準路線，包括1個已知點和3個待定點，分4個測段。數(shù)字測圖采用全站儀+GNSS草圖法進行，為每個小組提供兩個控制點和一個檢查點，測圖場地需要滿足多個小組同時競賽。經(jīng)過2屆廣西職業(yè)院校技能大賽測繪賽項的舉辦，完全杜絕了水準作弊的想象，得到了參賽專家們的肯定。

之前測量實踐教學(xué)都是采用臨時坐標(biāo)，臨時控制點得不到保存，學(xué)生的學(xué)習(xí)沒有連貫性，對知識的認識不足，各課程之間缺乏連續(xù)性。自從發(fā)布校園測量控制網(wǎng)成果后，課程內(nèi)容涉及到測量知識技能的，都統(tǒng)一采用校園測量控制網(wǎng)，學(xué)生對各課程的相關(guān)性有了更直觀的認識，由于控制點的數(shù)量足夠多，教師也不用為場地問題發(fā)愁，極大的提高教學(xué)效果。校園測量控制網(wǎng)已經(jīng)為的建設(shè)與維修服務(wù)，效果良好。

參考文獻：

[1]張興福，魏德宏，余旭，等.工程測量實習(xí)教學(xué)模式改革與實踐[J].測繪通報，2016（09）.

[2]李永川，孔令慧.全國職業(yè)院校技能大賽促進高職工程測量技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)體系構(gòu)建探究[J].測繪通報，2017（09）：145-149.

[3]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫局，中國國家標(biāo)準化管理委員會全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范：GB/T 18314—2009[S].北京：中國標(biāo)準出版社，2009.

[4]姜留濤，翟翊.測繪類技能大賽的若干關(guān)鍵問題的分析與探討[J].測繪通報，2012（11）：102-104.

[5]汪耀武.校園測量控制網(wǎng)建設(shè)實例研究 [J].三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2014，13（01）：53-55.