榆林三县供水工程测图控制网的建立

榆林三县供水工程测图控制网的建立

田睿

陕西省水利电力勘测设计研究院测绘分院西安710002

摘要：采用GNSS静态测量方法建立了榆林三县供水测图平面控制网，并利用一点一方位加抵偿高程面方法消除了测区坐标投影差，建立了独立平面坐标系统。采用三等水准测量方法建立了该项目的测图高程控制网。并对平面和高程控制网中控制点测量精度进行了评定。

关键词：GNSS控制网；高程控制网；测图控制网；独立坐标系；点位中误差

1.工程控制网综述

工程控制网按用途主要可以分为测图控制网、施工控制网、变形监测网等。其中，测图控制网是在工程勘测设计阶段建立的，主要是为测绘地形图服务，控制网的点位、密度以及精度取决于测图比例尺；施工控制网是为工程建设施工而服务，施工控制网点的精度一般要高于测图控制网，它具有控制范围小、控制点的密度大，精度要求高，受施工干扰大等特点；变形监测网是施工及运营期间为监测建筑工程对象的变形状况而建立的控制网。

本文主要论述了榆林三县供水工程在勘测阶段为测图和定线而建立的测图控制网。

2.项目概况

陕西省榆林市绥德、米脂、子洲县城供水工程主要解决榆林市绥德、米脂、子洲三县城生活及工业供水和沿线缺水乡镇生活供水，供水对象为榆林市绥德、米脂和子洲三县城和输水线路沿线缺水乡镇，取水水源选择为王圪堵水库库水，供水规模根据该工程规划成果年引水2671.4万m3。

绥德、米脂、子洲三县供水工程主要由干线工程、支线工程、泵站工程、水厂工程等组成，干线工程总长125km，支线工程总长25km，本次主要完成干线工程及附属设施的建设内容。

干线工程：起端位于横山区王圪堵水库，沿途先后经过波罗镇、樊家河煤矿、响水镇、响水水电站、赵石窑村、鱼河镇至米脂县城，再经过织女渠首、米脂金泰氯碱化工园、绥德物流园区（园区附近留口接子洲支线向子洲县城供水）最后到达绥德县城无定河右岸的新建绥德水厂（向绥德县城供水）结束。管线全长约125Km。

线路跨越无定河数次，且多次穿越青银高速、榆商高速，神延铁路等交通干线，在勘测阶段，主要工作是测绘带状地形图和定线测量。

3.平面控制测量

经过专家组讨论，最终采用四等GNSS控制网作为基本平面控制网。

3.1布网选点、埋石

干线段每隔5km范围埋设一组（3个）标石，各组中GNSS点间距离均大于500m，埋设混凝土普通标石。

点位选在质地坚硬、稳固可靠的地方，便于保存和使用，选在安置仪器方便、顶空开阔地带，视场内障碍物的高度角不宜超过15°，远离大面积水域、大功率发射台或高压线，其距离不宜小于50m。

3.2GNSS观测

3.2.1使用仪器

采用八套海星达H32双频GNSS接收机，使用的GNSS接收机按规定通过了检定，并在有效期内使用。

3.2.2观测要求

a）静态方式。作业前根据测区地形和交通情况及设备性能等因素综合考虑，制定了合理、详细的GNSS外业观测计划。

b）基本技术精度

GNSS网的主要技术精度要求和外业观测要求均按照《水利水电工程测量规范》SL197-2013中四等GNSS平面控制要求执行。

3.3数据处理

3.3.1使用软件：

GNSS网基线向量的解算采用HGO（V1.0.12）软件，平差则采用CosaGPS（V5.20）进行。

3.3.2基线质量检验

GNSS网数据处理前进行了单条基线解算结果的检验、复测基线差值的检验、同步环、异步环各坐标分量及环线全长闭合差的检验。其中：

（a）重复基线测量的差值均小于规范规定的限差，其最大差值如下表1所示。

重复基线测量最大差值统计表表1：

（b）同步环各坐标分量及环线全长闭合差均小于规范规定的限差，其最大闭合差统计如下表2

同步环各坐标分量及环线全长闭合差最大值统计表表2：

（c）异步环坐标分量及环线全长闭合差均小于规范规定的限差，其最大闭合差统计如下表3。

异步环各坐标分量及环线全长闭合差最大值统计表表3：

3.3.3GNSS网平差

（a）在各项质量检验符合要求后，以所有独立基线组成GNSS空间向量网，并在WGS-84坐标系统中进行三维无约束平差。在无约束平差中，基线向量的改正数（V△X、V△Y、V△Z）绝对值均小于3σ（σ为基线长度中误差）。

（b）三维无约束平差。以一个国家B级GNSS点的WGS84坐标作为起算数据，进行三维无约束平差，平差后最弱边相对中误差1/408000，最弱点点位中误差为7.0mm。

（c）1980西安坐标系统下的二维约束平差。以3个国家B级GNSS点和4个国家C级GNSS点作为起算点，进行二维约束平差，平差后最弱边相对中误差1/312000，最弱点点位中误差为2.9mm。

（d）1980西安坐标系统下。以GD28为坐标起算点，以GD28～GD32的方位角为起始方位，投影面高程为900m，以进行二维约束平差，平差后最弱边相对中误差1/322000，最弱点点位中误差为5.8mm。

以上3种坐标系下的平差结果中，最弱边相对中误差均小于限差1/40000，最弱点点位中误差均小于限差±50mm。

4.高程控制测量

4.1高程控制测量技术路线

干线起始端王圪堵水库附近有国家二等水准点1299，中部段上盐湾镇有国家二等水准点1301，干线末端绥德县有国家二等水准点0028，以此作为干线高程控制起闭点使用，沿干线管道布设两条三等附合水准路线，将沿线埋设的所有水准点及部分GNSS点纳入到三等水准路线内。

4.2水准观测

（1）观测仪器及设备。使用2套LeicaDNA03数字水准仪，高程测量精度0.30mm/km。使用的水准仪和水准尺作业前按规定通过了检定，并在有效期内使用。

（2）整个作业期间每天开测前进行i角测定，i角值均小于20″。

（3）观测方式采用单程双转点观测。

（4）设置测站、测站观测顺序和方法、间隙与检测、测站观测限差与设置、观测中应遵守的事项均规范要求执行。

4.3数据处理

4.3.1观测数据验算

（1）每个测段观测完成后，及时进行了测段左右线路高差不符值的验算，其较差均小于允许值；全部水准测量外业结束后，根据测段左右线路高差不符值计算得每千米水准测量的偶然中误差M⊿=±1.0mm/km，小于规范规定的±3.0mm/km。

（2）所有测段高差加入标尺长度和正常水准面不平行等2项改正后的高差，得到1299～1301、1301～0028两条符合水准线路，计算1299～1301、1301～0028等2条附合水准线路闭合差，详见表4。

附合水准路线高程闭合差统计表表4

4.3.2数据处理

采用NASEW软件对两条附合水准路线高程进行严密平差。平差计算后最大高程中位差为±5.5mm，满足规范要求。

通过以上计算可以得到所联测控制点高程最或然值，为了进一步检校测量精度，将线路上所联测国家三等水准点高程值与已知高程值进行了比较，说明本次高程控制测量方案合理，成果可靠，详见表5。

检测已知高程点高程不符值计算表表5

5.总结

通过以上数据说明，本次建立的测图平面和高程控制网的坐标和高程测量精度满足该项目勘测阶段地形图测绘和定线测量的要求。

另外，我们可以利用GNSS高程拟合方法建立测图高程控制网，这样就可以平面和高程一次布网，一次解算，大大缩短了外业测量时间。

参考文献：

[1]《水利水电工程测量规范》SL197-2013。

[2]《国家三、四等水准测量规范》GB/T12898-2009。

[3]裴英杰，周莉军.工程控制网建立[J].四川建材，2011，37（3）：244-245。

[4]杨昆仑.工程独立坐标系的建立[J].城市建设理论研究：电子版，2012（18）。