试论水利测量工程中GPS的应用

张 萍

(贵州省遵义县水利局，贵州遵义563000)

1 工程概况

九曲河水利枢纽是“治太”十大工程之一的“湖西引排工程”的主要组成部分，是“湖西引排工程”四大枢纽之一。该工程位于某市后巷镇境内的九曲河入长江口处。该枢纽由60 m3/s(另备用20 m3/s)的抽水站、总净宽为2 m×12 m节制闸、12(16)m×190 m×2.5 m套闸以及上下游河和3座跨河桥梁、管理设施、老闸拆除等项目组成，具备流域防洪排涝、灌溉供水、航运、水环境保护等多种功能。

2 仪器选择

这个项目共3人组成测量组，包括一位全职工程师和两个测量操作人员，在该项目的首席工程师和工程部的领导下，测量组全面负责轴线，施工测量和高程传递的沉降观测，绘制成最终的测量方案和测量报告[1]。所用仪器见表1。

表1 仪器使用表

3 GPS技术在水利测量工程中的应用

3.1 平面控制网测设

3.1.1 场区平面控制网布设原则

必须从整体上考虑平面控制，遵循“先整体、后局部”的测量思路，把握和控制测量精度的原则[2];根据总体方案设计，安装平面控制网，布置施工场地;在能见度良好的情况下，测量定位点应布置在易保护、安全良好的地方;桩位需要时用钢管进行围护，必须用混凝土保护，同时用红色油漆做好标记，以方便后期测量[2]。

3.1.2 场区平面控制网的布设及复测

由于九曲河水利枢纽项目占地面积大，对高级控制点需要由建设单位、监理单位共同进行复测，并办理书面交接手续。根据总平面图，使用Topcon－GTS211D全站仪(测角 2″，测距 1+1PPM)，现场测量布置闭合导线，经距离、角度校测符合点位限差要求后，然后采用极坐标法，作为主场区首级GPS平面控制网，定出建筑物纵横两条主轴线。根据《工程测量规范》要求，控制网的技术指标应符合表2的规定，按照要求控制平面控制网的精度。控制措施应保护现场轴线，控制轴线标识不被损坏。

表2 控制网的技术指标

3.2 高程控制网建立

3.2.1 高程控制网的布设原则

为了保证建筑施工控制网的垂直精度建立要求，建立场区内高程控制网。高程控制根据野外测量条件，由甲方提供至少3个水准基点，利用地球自身水准仪(往返测量精度在2 mm/km以内)提供的基准复测检验。高程控制网的精度，不少于3个水准测量精度。场面积至少要有3个水准点，水准点的间距应＞1 km，距离回土线应≥15 m，距离建筑物应＞25 m。在水准线布局之前，结合现场情况，埋设半永久性高程基准点，等到3—6个月后再进行测量，测量半永久性的区域高度，这一点也可以被用来作为沉降观测的基准点。

3.2.2 水准测量规定

水准线路应按附合路线和环形闭合差计算，每千米水准测量高差全中误差，按下式计算:

式中:MW为高差全中误差，mm;W为闭合差，mm;L为相应线路长度;N为附合或闭合路线环的个数。

3.3 地下结构的施工测量

开挖前，通过定位轴线调查作为基础，采用极坐标法，对工程控制桩轴线的测量采用全站仪，测量闭合误差控制在3 mm。控制措施应保护现场轴线，控制轴线标识不被损坏。基坑开挖后，分别对基坑的投影轴的测轴线进行控制，在基坑控制每个轴的相对位置，在允许的范围内，利用极坐标法使其闭合使误差满足测量要求;做好基准控制点的保护，同时采用塔尺和水准仪分段向基坑内传递标高。

3.4 地上结构施工测量

3.4.1 轴线测量

由于建筑物相对较低，施工现场范围受限制较小，考虑以外控轴线为主，内部闭合为辅的测量方案。

3.4.2 标高传递

楼层标高总高控制由设在建筑物首层两对角柱上的+1.0 m标志处，用经过校准的50 m钢尺向上逐层传递，并在同一垂线每层作▽标志，作为每次层标高测量的依据，各楼层间标高用S 3光学水准仪传递，并闭合复核。为减少误差积累，各楼层的标高均以该在+1.0 mm和+0.50 m处的红“▽”为基点，以此用整尺向上传递，不得由相邻下层向上层传递。

3.4.3 立模测量放样

立模放样的内容:测放各种构筑物的立模轮廓点(线);对已架立的模板，预埋件进行位置检查。施工时根据不同部位的具体操作要求，分别确定平面高程控制线，并向施工班组技术员交底。

3.4.4 安装测量放样

本工程安装项目内容:吊车梁、圈梁及预埋件、网架屋面等。安装测量内容:测设安装轴线及高程基准点，进行安装点的放样和安装竣工测量等测量放样的要求标准，必须按图纸和规范规定进行，并报监理工程师验收。

3.5 沉降观测

九曲河水利枢纽工程的沉降观测仪器采用的是自动安平水准仪。根据设计要求设置沉降观测频率和观测点位置，在基础结构的启动施工完成后，在施工阶段，每一层施工测一次，装修阶段完成之前，每一个月测一次沉降，直到完成全部施工。

为了确保建筑物的沉降测量结果及时、准确地反映实际情况，除了及时观察，为了保证测量精度，并应做到“四定”:①固定水准点;②固定观测方法和观测线路;③固定仪器;④固定人员。

3.6 竣工测量

该项目建成后，测量的最终位置、建筑物点高度、各楼房标高、建筑沉降观测，整理测量结果，交由建设单位进行存档。在使用过程中，建设单位应按要求使用沉降仪定时观测，并将测量数据整理编入竣工报告测量项目内。

4 GPS技术在水利工程测量中的应用前景

RTK技术作为GPS技术的一种主流，在水利工程测量中具有非常广阔的应用前景。目前，建立沿线总体控制测量，用GPS静态或快速静态方法，为勘测阶段测绘带状地形图、纵面测量、路线平面提供依据，在水利工程施工阶段为渠道、闸门、堤坝建立施工控制网，在水利工程测量中，这仅仅是GPS应用的初级阶段。今后将会广阔的推广RTK技术在不断应用中，GPS工程测量技术将会更加完善。

[1]徐绍铨，张华海，杨志强，等.GPS测量原理及应用:修订版[M].武汉:武汉大学出版社，2003:46－74.

[2]张振军，谢中华，冯传勇.RTK测量精度评定方法研究[J].测绘通报，2007(01):26－28.