GPS在某核電廠首級平面控制網測量中的應用

任宏偉

GPS在某核電廠首級平面控制網測量中的應用

任宏偉

結合核電廠工程特點,介紹了GPS技術在某核電廠首級平面控制網設計和施測中的應用,重點對 GPS測量布網設計、數據觀測進行了闡述,分析了實施環節中需關注的問題和相關技術要求,最后對GPS首級平面控制網的觀測質量、成果精度進行了評價總結,達到了預期的目標。

核電廠,首級網,平面控制網,GPS測量

1 工程概述

某核電廠位于湖北偏遠山區,工程規劃建設 4臺百萬千瓦級壓水堆核電機組。該項目建設用地周圍山體平均海拔高程約80m～200m。測區附近有國家 GPS C級控制點 4個,分別是GPS09,GPS10,GPS11,GPS12。考慮工程建設需要,擬以上述 4個C級 GPS網點為基礎,進行擴展加密,建立一套 D級 GPS首級平面控制網(簡稱“首級網”,下同),總網點數 18個,含 4個已知點和 14個待測點。

首級網建立過程中,采用高等級GPS測量技術和高精度數據處理方法等技術手段精心設計與實施。在具體實施過程中,首先對控制網設計方案進行針對性設計與多次優化。GPS網點標石按照《全球定位系統(GPS)測量規范》D級標準制造和埋設,永久中心標志采用不銹鋼制作。埋石采用混凝土現場灌制而成,基巖標石采用切割機現場切割,所選位置穩定、牢固。在 GPS觀測時,采用中點多邊形的圖形結構,以同步圖形擴展方式進行施測,采用靜態測量模式,6臺接收機同步觀測。該網共觀測 70條基線,最長基線(CF012～CF013)長 2.530 km,最短基線(CF010～CF009)長 0.196 km。

2 控制網的設計

GPS控制網點的設計原則考慮以下因素：1)覆蓋整個核電廠區;2)兼顧考慮輔助配套工程建設需要,如進廠道路、生活區、觀景平臺、混凝土生產鏈等;3)點位易于后期工程使用,不易被破壞或受影響較小;4)網型圖形條件較優,觀測時有較多的重復基線和獨立環,有構成異步閉合條件,幾何強度較好;5)多網點之間可以不通視,但每一個點至少有一個以上的通視方向;6)網點布局易于廠區次級網建立時的擴展,觀測;7)網點應遠離大功率的無線電發射源 200m以上,高壓輸電線 50m以上,避免其周圍磁場對GPS衛星信號的干擾;8)網點附近不應有大面積的水域或對電磁波反射(或吸收)強烈的物體,避免多路徑效應影響。

3 控制網的實施

觀測前星歷預報資料收集：

野外觀測前 1天,應收集觀測當天測區上方星歷預報及PDOP值的大小。要求的衛星數至少為 4顆,PDOP值應小于 6,依據收集信息,合理制定外業作業調度表,提高外業搬站測量的準確性。

外業觀測時的注意事項：1)嚴格按作業調度表規定的時間按時開關機作業,確保同步觀測同一衛星組;2)接收機在觀測的過程中,禁止在接收機近旁使用對講機或手機等干擾GPS信號接收的行為;3)觀測站周圍視場開闊,在視場內周圍障礙物的高度角根據情況一般應小于 10°～15°;4)觀測時長 90m in。

4 控制網的精度分析

4.1 GPS數據處理精度分析

將外業觀測數據導入 TOPCON Pinnacle軟件,以 GPS10,GPS11為平差已知控制點,經一系列的 GPS平差與坐標轉換計算,GPS點位中誤差全部滿足核電廠首級網±20mm的技術要求,并且各種坐標系的點位精度量值與分布基本一致,均在 1/3限差范圍內,精度良好。首級網在北京 54坐標系下約束平差,坐標平面精度參見表 1。

表1 GPS點位平面精度統計表

按國家四等測量控制網技術要求,全部 70條基線的約束點間的邊長相對中誤差均滿足 Δ≤1/100 000。約束點間的基線邊長相對中誤差統計情況參見表 2。

表2 約束點間的邊長相對中誤差統計表

4.2 GPS首級網的檢查、驗證

用Ⅰ級(mD≤±2mm)全站儀對首級測量控制網的邊長進行檢測,其較差符合國家規范規定的不大于 1/40 000要求。檢測數據參見表 3。

表3 全站儀檢測距離與 GPS反算距離比較

5 結語

衡量一個測量控制網建立成功與否,除了控制網精度達到相應測量規范要求外,另外一個很重要的方面就是其實用性。一個測量精度再高的控制網,在工程施工建設過程中,如果使用不方便,利用率低,那么也不能算作成功。本首級網于 2008年 5月開始建設,歷時一個月完成。建成后至今,該首級網為核電主廠區場平土石方工程、主體工程勘察勘測,以及附屬配套工程的建設測量定位,發揮了極其重要的作用,總體上達到了預期建設的目的。

首級網的建立是一個系統工程,從網點設計,到外業觀測,再到數據處理,每一個環節都直接關乎其質量。首級網質量的好壞不但影響前期工程建設的測量精度,而且對后續次級測量控制網的建立也有直接影響。由于各核電廠自身的廠址地貌不同,首級網的建立方式不具有可復制性,但首級網建立的流程、需關注的事項是有共性的。本文通過對某核電廠首級平面測量控制網建設的全過程梳理,可以為后續相關核電項目的首級網建設提供參考。

[1]GB/T 18314-2001,全球定位系統(GPS)測量規范[S].

[2]GB 50026-2007,工程測量規范[S].

On app lication of GPS in primary level control network m easurem ent in som e nuclear power p lant

REN Hong-w ei

Combining with theengineering characteristics of thenuclear power plant,the paper introduces GPS technique in primary level control network design and its application in themeasurement of some nuclear power plant,mainly illustrates GPSmeasurement network layout design and the data observation,analyzes the attentive prob lems and relative technicalelements in the implementation step,and undertakes theevaluation summary of the observation quality and result accuracy of GPS primary level control network,so as to achieve the expected aims.

nuclear power plant,primary network,level control network,GPSmeasurement

TU198.6

A

1009-6825(2011)03-0203-02

2010-09-21

任宏偉(1983-),男,工程師,中廣核工程有限公司,廣東 深圳 518124