某市水利系統(tǒng)三等平高控制網(wǎng)測量技術(shù)探討

張 帥

(廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院，廣州 510000)

1 工程概況

林芝市東西長646.7km，南北寬353.2km，國土面積11.7萬km2，邊境線長約1006km，全地區(qū)平均海拔約3000m左右。林芝市轄工布江達(dá)縣、米林縣、墨脫縣、波密縣、察隅縣、朗縣和新設(shè)立的巴宜區(qū)(原林芝縣行政區(qū)域)等7縣區(qū)，全地區(qū)總?cè)丝?0.33萬。

目前，林芝地區(qū)的水利管理、設(shè)計部門采用的平高控制資料五花八門，水利水電工程建設(shè)至今沒有建立統(tǒng)一的高等級平面和高程控制網(wǎng)，這不利于林芝地區(qū)各縣、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)上下游防洪防汛水位的統(tǒng)一調(diào)度和基礎(chǔ)水文信息資料管理等，也嚴(yán)重影響林芝地區(qū)水利事業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的順利進(jìn)行。為解決林芝地區(qū)水利水電工程建設(shè)能采用統(tǒng)一的高等級平面和高程控制網(wǎng)問題，更好地發(fā)展林芝地區(qū)水利水電工程建設(shè)事業(yè)，為林芝地區(qū)各河流及水系提供準(zhǔn)確統(tǒng)一的基礎(chǔ)平高控制資料，為了使林芝地區(qū)水利事業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的健康有序發(fā)展，開展林芝地區(qū)水利系統(tǒng)三等平高控制網(wǎng)建設(shè)的工作迫在眉睫。

2 控制網(wǎng)設(shè)計

為了可以高效且高質(zhì)量的完成林芝水利系統(tǒng)在三等平高控制網(wǎng)方面的設(shè)計，必須要遵循技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量可靠的原則[1]。林芝地區(qū)遍布很多河流，這在無形中給測量工作的相關(guān)技術(shù)人員帶來了諸多在測量方面的難題。在實際的設(shè)計過程中，是可以根據(jù)林芝當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)水利工程的建壩地址區(qū)域、實際橋梁位置、實際涵洞和宮口的位置等多方面的實際分布情況，為相關(guān)控制網(wǎng)設(shè)計一個在視線條件比較好又方便實際進(jìn)行施工的相關(guān)位置，控制網(wǎng)的兩個相鄰點之間最少要與漏出2個或者2個以上的通視方向。在控制網(wǎng)的高程控制點位置選擇上應(yīng)該選擇隧洞口、壩址、公路線周圍等位置，實際點位的選擇盡量不要受相關(guān)施工工程的影響，在實際測量區(qū)域中可以為其設(shè)置15個三等的水準(zhǔn)點。相關(guān)平面和高程的實際控制點在設(shè)置完成之后，是需要經(jīng)過一個雨季的穩(wěn)定之后才可以實際進(jìn)行觀測。

1)在進(jìn)行水準(zhǔn)路線的設(shè)計時，要使其沿著坡度比較小的道路進(jìn)行設(shè)置，要減緩前后的視野合格光線的誤差等對實際設(shè)置而產(chǎn)生的影響，且要最大可能的必考河流及湖泊等的障礙物。

2)水準(zhǔn)路線要和高壓電線平行，要保證水準(zhǔn)路線在輸電線或者50m以外布設(shè)，防止電磁場對測量造成影響[2]。

3)在實際布置級別比較高的控制網(wǎng)的工作中，相關(guān)工作人員一定要考慮為后續(xù)工作留有也一定余地，以便在后續(xù)的工作中進(jìn)行調(diào)整。

4)水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)要盡量涉及成環(huán)形網(wǎng)結(jié)構(gòu)，極特殊情況下，也能設(shè)置成附合線路。水準(zhǔn)點之間的距離：普通地區(qū)為2-4km，城市建筑區(qū)和工業(yè)區(qū)為1-2km。

5)測量區(qū)域的水準(zhǔn)路線要和國家水準(zhǔn)點聯(lián)合測量，保證高程系統(tǒng)統(tǒng)一性，并且注意利用測量區(qū)域的水準(zhǔn)成果[3]。

由于測區(qū)范圍大，經(jīng)度由92°-98°，緯度由28°-30°，加上原有GNSS C級網(wǎng)控制布設(shè)時，只按實際跨帶位置單獨布設(shè)，因此，按照高斯三度帶進(jìn)行投影選擇了93°和96°為中央子午線。并根據(jù)實際控制點的分布情況和數(shù)據(jù)情況將設(shè)計原本分設(shè)的四個片區(qū)合并為東西兩個片區(qū)：片區(qū)一仍為單獨一個片區(qū)(以下稱西片區(qū))，片區(qū)2、片區(qū)3、片區(qū)4合為一個片區(qū)(以下稱東片區(qū))，見圖1。

圖1 測區(qū)分片示意圖

3 野外選點和埋石

3.1 選點

相關(guān)工作人員在地形圖上設(shè)置好相關(guān)高程的控制點之后，是需要到實地進(jìn)行點位選擇的，并為其明確相關(guān)順準(zhǔn)路線。在實際選點中必須要滿足一下條件：一是要選擇在公路沿線，且在鐵路等等道路皮膚比較小的道路中；第二就是要避免選擇土質(zhì)比較松軟的地段。第三，要盡可能的避免在大城市、火車站、人流較為密集的場所[4]。

水準(zhǔn)點位置的選擇，必須要保證埋設(shè)標(biāo)石的穩(wěn)定、安全，保證可以長期保存。所以，以下地點不建議埋設(shè)水準(zhǔn)標(biāo)石：1.實際地址特別隱蔽，對于觀測非常不利的；2.容易被淹沒、潮濕的低地勢區(qū)域；3.滑坡、沉陷、隆起等局部變化較大的區(qū)域；4.土堆、河堤、沖擊層河岸及變化較大的區(qū)域；5.容易出現(xiàn)地震的地區(qū)；6.短期內(nèi)因為修建可能被毀掉的地點。

3.2 埋石

水準(zhǔn)標(biāo)石根據(jù)材質(zhì)和規(guī)格，可以分為普通水準(zhǔn)標(biāo)石和基本水準(zhǔn)標(biāo)石[5]。具體選擇要根據(jù)地區(qū)的土質(zhì)和環(huán)境進(jìn)行選擇，原則為：1.土壤不凍或者凍土深度<0.8m，埋設(shè)混凝土標(biāo)石；2.翻漿、沼澤、鹽堿等地區(qū)進(jìn)行混凝土水準(zhǔn)標(biāo)石埋設(shè)時，要添加瀝青，可以起到防腐的作用；3.在凍土深度超過0.8m的地區(qū)進(jìn)行埋設(shè)水準(zhǔn)標(biāo)石時，要按照凍土地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；4.在堅硬巖石層露出地面或者在地面下不超過1.5m的地方，能夠進(jìn)行水準(zhǔn)標(biāo)石的預(yù)設(shè)；5.如果需要在沙漠等干旱地區(qū)進(jìn)行埋設(shè)水準(zhǔn)標(biāo)石，必須要埋設(shè)螺旋鋼管標(biāo)石，所選擇的埋石地點要選擇植物叢生的地方；6.在房屋、紀(jì)念碑、紀(jì)念塔和堅固石崖等處，要盡量埋設(shè)墻腳水準(zhǔn)標(biāo)志。

為了長期保持水準(zhǔn)點，當(dāng)水準(zhǔn)標(biāo)石埋設(shè)后，要按照相關(guān)一定要遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行相關(guān)水準(zhǔn)點的整飾；如果遇到此地下有事先漫社的水準(zhǔn)標(biāo)石，則要在其位置的正北方的1.5m的地方設(shè)置一個指示牌，以便起到宣傳的實際作用，也更加方便相關(guān)測量人員找到此標(biāo)牌[6]。如果相關(guān)水準(zhǔn)標(biāo)石是埋設(shè)在工程或者事業(yè)單位、學(xué)?；蛘咦≌瑓^(qū)等位置的話，是可以不為其設(shè)置指示牌的，也可以不挖保護(hù)溝，但應(yīng)該在其正上方位置設(shè)置一個指示牌。當(dāng)進(jìn)行三等水準(zhǔn)點埋設(shè)的過程中，要在水準(zhǔn)標(biāo)石附近挖一道護(hù)溝。在基巖附近埋設(shè)水準(zhǔn)標(biāo)石時，要在四周砌筑圍墻，砌筑時要注意不要妨礙到觀測。

圖2 三等平面點標(biāo)志圖

埋石過程中，要讓當(dāng)?shù)厝罕姾驼靼讓ζ溥M(jìn)行保護(hù)和測量標(biāo)志的實際意義和作用，盡可能不要對其進(jìn)行破壞。在實際埋石過程結(jié)束之后，相關(guān)工作人員要將與之有關(guān)的事宜進(jìn)行必要的記錄，并向當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)政府部門辦理委托保管手續(xù)[7]。

4 控制網(wǎng)的施測

4.1 三等平面控制測量

一般情況下，對三等的控制網(wǎng)進(jìn)行觀測運用邊連式的增加異步環(huán)數(shù)，是可以利用增加重負(fù)的及線束的方式來有效增強(qiáng)實際觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的。在觀測之前，要根據(jù)照測區(qū)的經(jīng)緯度，測量日期、時間段，設(shè)計科學(xué)作業(yè)進(jìn)度表，實時監(jiān)控檢測情況。平面控制網(wǎng)測量基本要求有：衛(wèi)星截止高度角：≥15°，觀測有效衛(wèi)星總數(shù)：≥4個，同步觀測時段長度：≥60min，數(shù)據(jù)采樣間隔：15s，點位幾何強(qiáng)度因子：≤6個[8]。

4.2 三等水準(zhǔn)測量

應(yīng)用瑞士WILD NA2水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測，測站讀數(shù)順序為：奇站后-前-后；偶站前-后-后-前，在反測的時候，奇、偶測站的標(biāo)準(zhǔn)尺分劃讀相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的時候，往往都是和測偶、奇測站相同的。且每一段的測站數(shù)都是偶數(shù)，并在實際在往測向反測的時候，是需要調(diào)換兩只標(biāo)志的位置的，并對相關(guān)儀器進(jìn)行重現(xiàn)整平。水準(zhǔn)測量在成象清晰、穩(wěn)定時進(jìn)行，具體技術(shù)要求為：視線長度：≤75m，前后視距差：≤2m，前后視距累積差：≤5m。

4 數(shù)據(jù)處理及成果質(zhì)量分析

4.1 平面控制網(wǎng)基線

在實際利用專業(yè)化的數(shù)據(jù)和信息的處理軟件進(jìn)行自動計算的時候，有部分的基線在實際解算的過程中是會選擇合適的實踐斷的，且也會自動的去掉不健康的微型干擾信號，進(jìn)而選擇最佳的處理方式進(jìn)行基線數(shù)據(jù)的處理，在實際計算同步環(huán)、異步環(huán)的閉合差，具體結(jié)果精度見下表1。

表1 平面控制網(wǎng)基線解算結(jié)果

4.2 平面控制網(wǎng)平差

4.2.1 二維無約束平差

選擇在WG844橢球上進(jìn)行三維自由網(wǎng)平差，平差結(jié)果精度指標(biāo)完全符合要求，自由網(wǎng)平差結(jié)果精度統(tǒng)計，見表2。

表2 三維無約束平差基線邊X、Y、Z坐標(biāo)分量改正

4.2.2 三維約束平差

用北京橢球，高斯3°投影，中央子午線為96°。用3個GPS C級坐標(biāo)當(dāng)做起算數(shù)據(jù)，計算出平面坐標(biāo)。具體精度統(tǒng)計為：二維約束平差中最弱邊相對中誤差為1/322085，優(yōu)于1/80000，最弱點點位中誤差≤19.8mm，根據(jù)精度優(yōu)于設(shè)計的要求，符合三等控制網(wǎng)精度要求。

5 結(jié) 語

綜上所述，在實際進(jìn)行相關(guān)水準(zhǔn)的觀測作業(yè)中，相關(guān)工作人員必須要注意以下幾點：在實際觀測的時候，要適當(dāng)?shù)氖褂谜陉栃Ч容^好的傘遮住陽光，在實際遷站的時候一定要一只手抱住儀器，另一只手抱住腳架，千萬不要將儀器兩桶腳架一同扛在肩上。相關(guān)儀器的實際設(shè)置位置如果土質(zhì)比較松軟的話，相關(guān)工作人員要將其土質(zhì)踩實再架設(shè)儀器，并踩實腳架腿，以避免在實際測量中因為儀器的下沉而出現(xiàn)測量的誤差。在實際遷站的時候，相關(guān)工作人員必須要將儀器與后視尺同時向前進(jìn)行移動。除了在相關(guān)線路的轉(zhuǎn)彎處以外，每一個測站中的一起和其前后視水準(zhǔn)尺都要保持在一個水平線上。