沙漠高温地区测量控制网的建立

沙漠高温地区测量控制网的建立

段平

中国水利水电第九工程局有限公司   贵州  金阳550081

摘要：工程测量控制网是确定构筑物位置及几何尺寸的基本依据，是施工测量中一项极其重要的基础性工作。本文简要论述了在利比亚乌姆艾拉尼卜2000套居民楼工程中施工测量控制网建立过程，并对关键性的作业方法(如沙漠地带高温气候外业观测)作了具体的叙述,总结了在利比亚项目施工测量中一点经验。

关键词：施工控制网；闭合导线；精度评定

1工程慨况

本工程位于阿拉伯利比亚人民社会主义民众国南部乌姆艾拉尼卜市，距Sebba省南约160km，场地东西长约2.7km，南北长约1.4km。项目主要由居民楼及市政设施组成，主体居民楼由A、B、C三种户型共2000套组成；公共服务设施44幢；市政污水管网长60km，市政道路长34.72km。

利比亚地处北非北部，东接埃及，西靠突尼斯，北临地中海，典型阿拉伯(穆斯林)国家，项目所在地靠近撒哈拉沙漠，戈壁沙漠化地区，全年干燥炎热，夏天平均温度50℃左右，全年高温天气约6～8月。利比亚工业基础薄弱，石油出口为其支柱产业，其国内基础设施建设比较落后，主要以小高层民建及公路建设为主，工程测量技术相对比较落后，没有相应工程类测绘规范及发达实用测绘技术。项目测量基准点M1、M2由业主（甲方）提供，由于进场前施工区域内拆迁并没有完成，只能形成一条准确的起算边数据；项目建设单位为利比亚行政中心发展机构(ODAC)，监理机构为利比亚工程咨询集团(LPMG)，工程师主要由利比亚、埃及、突尼斯三国人员组成。

2控制网设计与优化

2.1控制测量工作内容流程图

控制测量工作内容流程图见图1所示。

图1控制测量流程图

2.2网形设计

乌姆2000套居楼楼工程为大型城市建设，执行标准为利比亚、英国(BS)、德国(DIN)规范，同时我方参考国内《工程测量规范-93》。

本项目子项目涵盖房建、市政给排水、广场、市政公路。特点是施工区域建筑密度大，基础设施管道交错集中，考虑到施工期间居民楼框架结构对通视的影响及基础设施测量要求，各级控制点均埋设在道路交叉口人行道边缘，距人行道路缘石1.5米，避免后期施工干扰破坏。同时绕开给排水管安装位置，便于长期保存控制点观测墩。

控制网的基本形式分测边网、测角网、边角网、导线网等，前几种控制网网形结构强度高，多余观测量多，可靠性高、精度分布均匀，但对造标及通视要求很高，而且外业观测作业量特别大。而本项目居民楼结构对测量通视产生了很大的限制，控制墩位于各道路交叉口位置，没有多余观测边校核，因此，只能采用导线网作为基本网形。其特点是外业观测量小、网形结构灵活多变,缺点是缺乏多余检验边、观测角误差传递大等。在外业观测中为提高测角精度，拟采用左角右角观测点,加大测回数等措施减小测角误差。同时为方便主体房屋及市政道路水准标高传递及现场放样，减少埋标工作量，拟采用低标墩作为控制墩基本形式建立平面高程三维混合网，基本观测方法为采用三联脚架法。

项目施工区域达3.3km2，施工位置处于半戈壁沙漠地带，地表覆盖有50cm左右沙漠砂，加大了埋设控制墩难度，同时考虑到一次性造标数据巨大，单级网控制面积过大增加测量难度，宜采用分级布设，逐级控制的原则；初步设计分两级控制，首级网埋标15个，二级网埋标25个左右。

2.3方案优化

参考规范及工程对测量精度的要求，本项目应布设城市一级网。但考虑到业主及监理对测量精度要求很高，施工周期长及满足后期扩展加密要求，故将首级控制网精度按国家四等进行布设，其技术要求详见表1。

由于项目区域处在高温沙漠地带，外业作业条件不理想，为提高首级网测量精度及满足施工进度需求，测量控制网采用多层布网，逐级控制的原则。首先建立首级导线网，然后分别在东西区进行二级网加密，保证精度及密度。各级控制网布网路径如下(首级网及二级网平面布置见图2)：

首级网：M2→K01→K02→K03→K04→C3→C4→C5→C6→C7→C8→C9→C10→C11→C12→C13→M1

东区二级网：K02→UM1→UM2→UM3→UM4→UM5→K03

西区二级网：C11－C12→UM6→UM7→UM8→UM9→UM10→UM11→C/10

图2乌姆艾拉尼卜2000套居民楼工程首级网及二级网平面图

3外业观测

外业观测仪器配置徕卡TCR402一台、单棱镜基座两套、配套圆棱镜两套，水平角观测采用左角右角法观测，竖直角观测采用中丝法，测角测边严格参考规范相关技术要求控制相关精度指标。水平角、竖直角、斜边观测技术要求详见表2。

利比亚自然环境很差，沙漠地带，长年高温长达7～8个月。由于项目进场为7月，日平均温度为50℃以上，已经接近全站仪使用极限温度要求。仪器单面受热产生竖轴倾斜、目镜成像模糊、逆光观测等给外业测量带来了极大的挑战。特别是高温天气引起地面受热不均匀，地表空气形成对流，仪器成像模糊，空气透明度不高。地面温度不均匀对测距精度产生了很大影响，在进行测距作业时，仪器气象改正高达35ppm以上。

为了减少因环境因素对观测数据的影响，我们采取了很多措施克服不利因素的影响。一是在观测时间上，我们选择日出日落前各一小时进行观测，此时地表温度变化小，空气透明度高，仪器成像清晰、稳定，同时不存在逆光观测现象；二是在观测前30分钟提前架设仪器，使仪器与外界环境温一致，同时对仪器采取遮阳措施，防止仪器单面受热引起竖轴倾斜；在观测过程中严格整平气泡，测回间电子气泡偏离值不得大于一格；进行水平角观测，为减弱仪器度盘分划误差，各测回起始边需配盘；左右角各观测6测回，各测站全圆角度闭合差△限＜5″。距离观测时,在每一站观测前都采集测距边两端温度,并输入仪器进行温度气压改正；垂直角观测采取加大总测回数提高观测精度；提高仪器高及棱镜高丈量精度，在测定仪器高及棱镜高的时候,取多次测量平均值，各次丈量值互差控制2mm内。

4内业平差及精度

4.1内业平差

外业观测数据经检验无误后，需进行内业验算，水平角观测值需验算角度闭合差及中误差。距离观测成果应进行气象改正、仪器常数改正(及周期误差改正)、斜边归化等三类改正。气象改正在外业测距作业时，直接输入由仪器进行温度及气压改正；测距斜边加、乘常数改正由公式△s=k+R.D′计算；斜距计算平距由公式计算；测距边中误差评定或计算。

4.2精度分析

外业观测值经过验算合格后进行平差计算及精度分析，平面网按国家四等边角网进行平差，高程网按国家四等水准进行三角高程平差。平差后首级网平均点位中误差为0.0061m，高程中误差为1.25mm。二级网平均点位中误差为0.0051m及0.0063m，平均高程中误差为1.14mm及0.54mm。

4.2.1首级网精度

角度闭合差=8.32(s)，高差闭合差=-5.23(mm)，fx=-0.011(m)，fy=-0.012(m)，fd=0.017(m)；总边长S=5965.717m，全长相对闭合差k=1/360623，平均边长=350.925(m)，最大点位误差[C6]=0.0075(m)，最小点位误差[K01]=0.0035(m)，平均点位误差=0.0061(m)。

4.2.2东区二级网精度

角度闭合差=-10.54(s)，高差闭合差=3.61(mm)，fx=0.002(m)，fy=0.005(m)，fd=0.006(m)，总边长[s]=2087.552(m)，全长相对闭合差k=1/353020，平均边长=298.222(m)，最大点位误差[UM3]=0.0064(m)，最小点位误差[UM1]=0.0035(m)，平均点位误差=0.0051(m)。

4.2.3西区二级网精度

角度闭合差=8.23(s)，高差闭合差=-1.81(mm)，fx=-0.001(m)，fy=0.010(m)，fd=0.010(m)，总边长[s]=3019.514(m)，全长相对闭合差k=1/296615，平均边长=377.439(m)，最大点位误差[UM8]=0.0081(m)，最小点位误差[UM6]=0.0034(m)，平均点位误差=0.0063(m)。

首级网及二级网平差计算后，从数据可看出角度中误差、边长中误差、全长相对闭合差均满足国家四等平面高程网要求，点位中误差也满足规范2倍限差。

5结束语

由首级网及二级网建立的测量基准点为主体房屋、市政、公路施工测量提供了可靠的精度，各级控制点建立在作业面附近、分布均匀、通视良好，在后续施工过程中使用非常频繁。各级控制点均选定在人行道边缘，成功绕开了市政给排水及路基施工干扰，大部分控制点得到很好保存。项目所在地常年高温气候，非常不利外业测量工作。监理对测量精度要求异常严格，进行施工测量过程中，均可直接在控制点直接测量和后方交会自由设站，减小二次转站误差，满足监理测量精度要求。首级网按国家四等精度建立，平均点位中误差为6mm，满足规范要求，远高于本项目规范要求城市一级网精度。

参考文献:

[1]胡玉祥,张洪德,宋云记,孟庆年,王晓兵.城市轨道交通卫星定位控制网复测及稳定性分析[J].测绘与空间地理信息,2023,46(07):72-74.

[2]许家伟,吴迪军.城市轨道交通工程精密导线控制测量[J].城市勘测,2023,(03):155-158.

[3]夏立,王锐.CORS基准站作为起算点的GPS控制网精度分析及应用[J].经纬天地,2019,(04):107-109.

[4]肖周,宇晨,李必芬.沙漠地区公路施工中的控制测量分析[J].城市建设理论研究(电子版),2017,(15):159-160.

[5]《控制测量》建筑工业出版社李玉宝主编.

[6]《工程测量规范》（GB50026─93）（1993-03-26发布，1993-08-01实施）.

作者简介：段平，四川宣汉县人，生于1975年2月15日，高级工程师，长期从事水利水电工程管理。