四川南充水利电力建筑勘察设计研究院 637000
升钟水库灌区二期工程是《全国水资源综合规划》《四川省水资源开发总体规划报告》《成渝经济区域规划》和四川省“再造一个都江堰”灌区规划的水利工程重点项目，也是惠及川北干旱走廊南充、广安、遂宁三市五县区122万人的民生工程。工程分两期建设，已建成的一期工程实现灌面137.26万亩，有力地促进了灌区经济社会事业的快速发展。升钟水库灌区二期工程为灌区工程的续建工程，其建设任务是家业灌溉、城镇和农村饮水安全为主，兼顾工业用水，主要建设内容包括新建南充干渠、盐溪分干渠、赵子河水库、应家沟水库、五龙支渠、李度支渠、武胜支渠以及三元、大观、木老、西兴、石楼、大河坝、复兴、高农及南溪等9条分支渠。
南充干渠一二流量段始于大鹏山隧洞进口，止于分水坝隧洞出口，全长约35km，其中隧洞40座、渡槽2座，其余为暗渠和明渠。干渠流经西充县双江乡、凤和乡、东岱乡、高院镇、祥龙乡；蓬溪县新星乡；嘉陵区三会镇、里坝镇。地理位置在东经105°41′06″至105°48′06″；北纬30°49′03″至31°04′56″的区域内。渠道在西充县和蓬溪县境内，海拔在350m至550m之间，地形起伏较大，属于深丘地区；在嘉陵区境内，海拔在350m至450m之间，地形起伏较小，属于浅丘地区。渠道所经区域，都有各级公路到达，交通较为方便。
我单位受四川省南充升钟水利工程建设管理局委托，负责对南充干渠一二流量段施工控制网进行布设和测量。项目单位要求该控制网必须做到准确无误，保证干渠年底顺利开工。
中华人民共和国建设部标准《全球定位系统城市测量技术规程》
中华人民共和国国家标准《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T 18314-2009）
中华人民共和国国家标准《工程测量规范》（GB50026-2007）
水利部电力部颁发的《水利水电工程施工测量规范》（SL 52-93）
中华人民共和国国家标准《国家三、四等水准测量规范》（GB/T 12898-2009）
在野外选点前，了解当地自然地理、水文气象、道路交通、行政区划等情况。收集到项目区内万分之一航测图、南充干渠平面布置图、交通地图等图纸。通过项目单位，收集到项目区内四等平面控制成果及点之记、四等水准成果及点之记等有关测绘成果资料。
在资料收集结束后，对图纸进行研究分析；对测绘成果资料进行研究整理，并结合点之记在野外找寻各旧点，看是否保存完好。
通过上述工作，我们对整个工程情况有了一定了解。根据渠道走向、隧洞进出口位置、已知控制点位置、项目单位意见、测量方式、交通情况等因素在航测图上对控制网进行初步设计。
根据工程级别及隧洞长度，控制网按GPS D级设计，布设情况如下：
(1)南充干渠一二流量段，全长约35km，其中隧洞40座。按项目单位要求在长隧洞进出口必须布设一对相互通视的控制点，其余按每公里布置一对，共布设控制点57个（含平面已知点2个），完全满足施工要求。
(2)点间距离平均435m，最长633m，最短246m，优于规范规定最长点间距离可为平均距离的2～3倍；最短点间距离可为平均距离的1/2～1/3。
(3)控制点保证至少一个方向通视，满足施工单位进行加密导线和施工放线。
(4)每个控制点都进行四等水准联测。
(5)由于控制网为带状故网形采用边连式设计，点位布设考虑图形结构，以增强网的几何强度，提高点位精度。
野外选点遵循的原则如下：
(1)远离渠道开挖区域，以及与之相关的弃渣场、施工作业区、生活区等地方。
(2)选择地质稳定、通风利水、易于保存的地方。
(3)尽量远离公路、小路等人活动频繁的地方，减少人为破坏。
(4)相邻点间保证一个方向通视，高差不宜过大，便于水准联测。
(5)便于安置仪器设备和操作，视野开阔，视场内障碍物高度角小于15°。
(6)远离大功率信号发射源，其距离不小于200m；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道其距离不小于50m。
(7)远离大型建筑物、大面积水域等强烈反射卫星信号的物体，减少多路径效应。
由于项目区内交通条件较好，我们采用现场浇筑混凝土来埋设各点。开挖基坑前，清理四周杂草及树木，利于以后观测。
(1)开挖基坑为下大上小，坑底尺寸40cm×40cm, 坑口尺寸25cm×25cm,高45cm。
(2)清理坑内杂物，底层铺筑10cm厚的砂夹石垫层。
(3)标石采用C25混凝土现场浇筑、夯实，保证其与基坑结合完好。
(4)标石中心埋设20cm长钢芯，钢芯露头处刻有对中圆点。
(5)混凝土浇筑完，把顶部抹光，打上点号，待干后填上红油漆。
(6)标石埋设完成后，做好点之记，委托专人维护管理并签好《标石保管委托协议书》。
由于时间紧任务重，在野外观测前，我们就制定了详细的计划。包括人员安排、车辆配备、交通路线、站点调度、观测设备、观测方法等。
数据采集采用中海达公司生产的HD8200G型GPS静态单频接收机；中海达公司生产的V30型GPS双频接收机。对以上6台套接收机进行鉴定、检查、调试。内业数据处理采用HDS2003数据处理软件。
观测前，对接收机量高尺进行检校，对不合格的禁止使用。对接收机基座的圆水准器、管水准泡、对中器等进行检校。检查各接收机电量是否充足，是否配备记录手簿、三脚架。
到达项目区后，由项目负责人调度各站点的人员，安排车辆行进路线，统一指挥开关机时间。
实测GPS控制点57个，设83站，平均重复设站数为1.5 站。
接收机各项技术指标：采样间隔5s；高度截止角15°；观测时段长70min；对中误差小于3mm；接收机量高误差小于2mm。各项指标均优于规范规定。
在外业观测过程中,使用6台GPS接收机，对六个GPS点进行同步观测。
首先仪器对中整平后，丈量天线高度, 均从天线的三面丈量三次, 在三次较差不大于2mm时,取平均值为最后结果。结束观测时, 再丈量一次天线高, 以作校核。
仪器架好后，观测人员填好记录手簿（包括测站点号、开关机时间、时段、天线高、接收机号及观测人员等信息），并核对无误后，等待开机。
在观测过程中, 自始至终有人值守, 并经常检查有效卫星的历元数是否符合要求,否则及时通知其它仪器, 延长时段时间, 以保证观测精度。
观测过程中，工作人员远离接收机，避免手机信号干扰接收信号。
在观测过程中， GPS接收机电量充足，接收信号稳定，卫星数大都保持在7-8颗，有时高达10颗以上，为后面的平差处理顺利进行打下了良好的基础。
每天外业完成后，将接收机数据传入计算机，录入每个文件的测站信息并仔细校对。
控制网等级：D级
坐标系统：beijing54
投影方式：高斯投影3°带
中央子午线：105°
投影高：370m
平均纬度：31°
将所有观测数据文件转换成标准的Rinex格式后，导入HDS2003数据处理软件，设置好天线，软件自动处理所有基线。根据处理结果，共处理同步基线195条（含重复基线16条）。检查基线向量方差比(Ratio)，40%达到99.9；有11条Ratio＜3，经过删星、删时间等方法进行简单处理， Ratio就能轻松合格，甚至达到40或更高。最终所有基线全部合格。
基线全部合格后，对基线精度进行质量分析。首先搜索重复基线，看有没有超限，如有软件将提示超限的基线条数及位置。由于外业观测时间较长加之控制点点位选点较为理想，基线精度都较高，重复基线没有超限情况。
接下来是搜索闭合环。由于大多数时段是6台接收机同步观测，所以同步环较多（共130个），异步环73个。根据提示，2个同步环、3个异步环超限，超限情况都在10-30%之间。查看该环构成基线的卫星观测数据图，发现某些卫星观测时间很短，而且质量较差（波形偏离轴线较远）。将该卫星的观测数据剔除，重新解算该基线。经过上述方法，闭合环全部合格。
（1）平差基线边
基线处理成功后，即可进入软件的网平差界面，进行WGS-84坐标系下三维无约束网平差。
平差基线边共195条，相对精度都较高。除一条超限外，其余都合格。超限的这条是因为距离太短（仅77m），无法用相对指标来衡量它。
（2）自由网平差
WGS-84坐标的点位中误差最小为3.4mm;最大为8.4mm。
高程拟合结果显示：各点的中误差最大为0.0157m，最小为0.0082m。由于我们对控制网内各点进行水准联测，最终以四等水准高程为准，本高程值仅供参考。
（1）成果校验
校验方法一：安排不同的人员，将野外观测数据重新导入软件独立解算，对所得结果进行逐点比较。经比较，各基线长度差之甚小，都在2-3mm内；点位坐标差值在0-12mm之间，且呈规律变化，即离已知点越近，差值越小；离已知点越远，差值越大。通过上述方法可知，此次计算成果可靠，无粗差。
校验方法二：由于四等水准测量，每站都测量了坐标，通视点又测了边长。我们把水准线上各点展在图上，同时把GPS点也展在图上，进行坐标、边长比较。
经边长比较，通视边共28条，除了NG13-NG14两点水平距离相差较大外（全站仪测为574.958m；GPS测为574.941m，相差0.017m），其它边长相差都在6mm内。分析其原因可能是由于高差大，全站仪测距误差较大造成的。
经坐标比较发现，靠近已知点越近，坐标差值越小，反之坐标差值越大，并且呈规律变化。分析其原因，是由于有些测边太短、测站较多、又一直用正镜观测等因素造成的。
（2）精度评价
根据软件生成的静态基线报告、重复基线、同步环、异步环、网平差报告等内容，可以看出绝大部分指标都在相关规范的限差内，加之通过上述两种方法对GPS平面网的校验，我们认定该控制网精度符合相应等级要求，能保证南充干渠顺利开工建设。
由于南充干渠要在十月底招标，加之遂西高速与渠道交叉处需要做设计变更，项目单位要求我们加快控制测量的进度。经过大家讨论，决定用全站仪三角高程测量代替传统的几何水准测量。
索佳SET-22D全站仪（测角精度±2″，测距精度±2mm+2ppm×D）一台套，棱镜二台套。内业采用《清华三维智能图文网平差》、Microsoft office Excel2003软件。
在选点、埋石阶段，我们对水准路线进行了初步的选择，施测过程中又进行了优化。选线遵循以下原则：
(1)前后视距控制在800m以内，保证成像清晰。
(2)视线高度角控制在±15°以内。
(3)视线离障碍物大于1m，以免受旁侧光影响。
(4)视线尽量不经过大面积水域、稻田等地方，以免观测值超限，必须经过时，应在阴天或太阳光不强时进行，同时增加测回数。
野外作业时间2013年8月22日至9月1日、9月16日至9月24日。由于正值盛夏时节，选择上午6:30至10:00、下午5:00至7:30两时段进行观测，避开中午强光照射，以提高观测精度。
根据测区实际情况，采用每点设站、对向观测（中丝法）对各个控制点实施联测，可保证达到四等水准的精度。同时选择队内经验丰富、责任心强的同志担当观测和记录任务。
每天外业结束，由记录员把当天的数据录入Excel电子表格，链接好公式重新计算，检查是否正确。同时项目负责人安排不同的人员对记录数据再次进行计算、校核。如发现有超限，则安排重测。
由于水准路线经过之处有许多旧点（四等水准点）,除一个有松动迹象外，其他都保存完好。我们将所有旧点都进行了联测。
（1）指标统计
经过对外业数据的计算、校核、整理，对该水准路线统计如下：
水准线路起点：川水ⅣBM-48，已知高程358.849
水准线路终点：川水ⅣBM-12，已知高程391.084
水准路线全长：58988.5m
符合水准路线长：54233.6m
支线水准路线长：4754.9m
高差闭合差：-0.0116m
闭合差限差：20√［D］=0.147m
(2)水准网项目属性
高程基准：1956黄海高程系
高程控制网等级：国家四等
已知点高程:川水ⅣBM-48 川水ⅣBM-29 川水T-20 川水T-13 川水ⅣBM-14 川水ⅣBM-12
几何条件：附合水准 支线水准
定权方式：按距离定权
(3)平差计算
首先在清华三维智能图文网平差软件下建立文件，设置好项目属性，然后依次录入测段高差，并仔细核对。最后输入已知点高程后，开始平差。平差报告显示，各项指标均未超限。
（1）成果校验
校验方法一：通过已录入野外观测数据的Excel电子表格，按照规范要求的平差方式方法，链接好公式计算。经对比，高程较差都在3mm以内，分析原因，可能是小数位取舍造成的。
校验方法二：通过与GPS拟合高程对比，高程较差都在5cm以内，排除了水准高程粗差的可能。
（2）精度评价
由于该水准线路闭合差仅为-0.0116m，途中又与旧点进行了联测，加之又经上述两种方法校验，所以我们认定该水准成果符合四等水准精度，完全能满足南充干渠施工需要。
综上所述，由于赵子河水库Ⅳ等平面控制点GⅣ01、GⅣ02、GⅣ03各点位精度较差、可靠性不高，不能作为已知点进行约束平差，因此该控制网只能采用川水T-13、川水T-20作为起始边推算坐标。经软件推算出GⅣ01、GⅣ02、GⅣ03三点坐标与已知坐标平面位置差值在0.646-0.710m之间，由于闭合差较大，不能强行平差，否择会降低控制网的精度。
此次控制测量从控制网设计、选点埋石、数据采集、内业处理、成果检查到成果提交，我们都严格按照相关规程规范进行操作。自我评价为：对相关规范规程执行较好。
（1）由于南充干渠施工控制网由我院全部负责，赵子河水库施工控制网由省院负责，所以我方要求施工单位必须用我院提供的点位数据（GⅣ01、GⅣ02、GⅣ03）对南充干渠施工放样，以确保隧洞顺利贯通。
（2）控制点NG25、 NG26之间选点时未考虑到通视，测量时加了一通视点NG25-1。由于NG25与 NG25-1点间距离太短（仅77.34m），不能作为加密控制和施工放样的起始边，否则影响隧洞顺利贯通。
（3）我方要求各施工单位进场后对控制点实地查看，并按照相关规范要求对各点进行施工前的复测，检查是否有破坏、松动、位移、沉降等现象，做到万无一失确保南充干渠顺利开工。
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