金釵堰水庫改擴建工程測繪技術探討

曹晏維

（甘肅省水利水電勘測設計研究院有限責任公司， 甘肅 蘭州 730000）

0.概述

金釵堰水庫位于重慶市涪陵區清溪、南沱兩鎮分界處，距涪陵城區30km，北鄰南沱鎮，南接羅云鄉，東連湛普鎮，西靠清溪鎮。測區壩址位于白洞溪上游峽谷中，介于清溪鎮廟梁村與南沱鎮牛角塘村之間，兩岸有村村通道路穿過，但基本都在山頂行走。從現狀庫尾到擬擴容后庫尾有六座小橋可供來回通行，它們分別在朱家塘、高坎堰、上壩、豐收村、回龍灣、斷橋村。測區雨水充沛，植被茂盛。通行極其困難，通視條件也很差。面對十米多高的叢林藤條，兩、三米高的雜草荊棘，加上庫尾眾多的水田、魚塘，給野外測繪作業帶來很大困難。

完成測繪內容及工作量（如表1所示）：

表1 完成測繪內容及工作量

1.已有資料評價利用

1.1 起算資料可靠性分析

本次平面、高程起算點采用重慶市地理信息中心CORS解算點作為平、高起算點，布設四等GNSS網。經過檢查JC02－JC03測定邊長為353．777m，坐標反算邊長353．781m，邊長相對精度1∶88445，規范規定三等GNSS最弱邊相對中誤差1∶80000，所以起算點符合規范要求。

經過施測原水庫高程系統比1985國家高程基準低6m，為了保證與水庫原勘測設計資料的系統一致性，減少不必要的浪費，所以這次高程系統采用原高程基準。以JC02高程為起算高程，按四等三角高程閉合線路平差后JC03高程為625．116m，而大地水準面精化模型的GNSS高程測量值為625．147m，差值0．031m，《水利水電工程測量規范》表5．1．1規定三等、四等、五等光電測距三角高程五等及以上等級GNSS高程，最弱點高程中誤差允許值為h／20即5cm。所以高程起算點符合規范要求。

1.2 已有資料的利用

（1）平面起算資料。采用重慶市地理信息中心CORS解算點JC02、JC03作為起算點，坐標系統為2000國家大地坐標系，中央子午線108°。選用JC02 2000國家大地坐標為起算點，JC02－JC07為起算方位角，測區平均經度107°30′，投影到590m高程面的測區工程坐標系。

（2）高程起算資料。經過計算重慶市地理信息中心CORS精化高程面解算的JC02高程（1985國家高程基準高程）與原水庫特征點復核后，比原水庫高程高6m。所以本次采用JC02 1985國家高程基準減去6m，作為本次作業高程起算點，高程與原水庫高程系統保持一致。

（3）1∶10000地形圖。收集到重慶市測繪院2015年繪制：2000國家大地坐標系、1985國家高程基準1∶100000地形圖3幅，編號依次為“H48G053089、H48G053090、H48G054089”。用來控制網設計和測區淹沒范圍估算。

2.技術依據

（1）《水利水電工程測量規范》SL197－2013；

（2）《國家基本比例尺地圖圖式第1部分1∶500、1∶1000、1∶2000地形圖圖式》GB/T20257．1－2007；

（3）《重慶市涪陵區金釵堰水庫改擴建工程勘測委托書》；

（4）《重慶市涪陵區金釵堰水庫改擴建工程技術設計書》。

3.主要技術問題和處理方法

3.1 庫尾控制點加密方法

規劃階段從1∶10000地形圖推算的庫容面積也隨之變大，測圖范圍向規劃庫尾方向延伸了約1．9km。延伸部分采用RTK平面控制點測量進行圖根加密。經計算加密點JC05、JC07之間邊長288．051m，兩次變換基站后所測得點位中誤差均小于±5cm。庫尾首級控制采用五等二級RTK平面控制精度，次級控制采用圖根RTK平面控制精度，遵循《水利水電工程測量規范》SL197－2013中表4．2．4－2、表4．2．4－3主要技術要求，五等RTK平面控制點測量主要技術要求（如表2所示），圖根RTK控制點測量主要技術要求（如表3所示）：

表2 五等RTK平面控制點測量主要技術要求

表3 圖根RTK控制點測量主要技術要求

3.2 庫區地形圖測繪思路

地形圖測繪采用RTK碎部點測量法，由于受測區地形條件及地物條件限制，碎部特征點采集密度不夠；對測區內耕地、果園、道路、管線、居民地、廟宇等地物進行了完整測繪；對測區灌木林、疏林地、長蒿草地等植被覆蓋率高，通行條件困難的區域，進行了特征點測繪并現場繪制特征點草圖。

4.平面控制網質量分析

GNSS觀測原始數據采用南方GNSS數據處理軟件，測站點屬性編輯、基線解算及網平差（無約束平差、約束平差）等數據處理過程均采用南方測繪GNSS數據處理軟件進行作為檢核計算。最終成果采用科傻GNSS數據平差軟件進行平差，包括在WGS84系統下無約束平差和在2000國家大地坐標系下的約束平差，以及測區平均經度為107°30′，測區平均高程面為590m的工程面平差。

4.1 基線解算方法

采用南方GNSS數據處理軟件，嚴格設置采樣間隔15s，衛星截止高度角15°，根據基線殘差分布，剔除周跳跳變影響的基線部分，使基線閉合差滿足限差要求。

4.2 GNSS網平差計算

利用合格的基線，帶入已知點坐標，各項測量指標都符合四等GNSS網的要求，網平差成果滿足本階段勘測任務書以及技術設計書要求，具體平差結果體現在GNSS網平差報告中。

4.3 平差計算結果分析

經計算，2000國家大地坐標系四等網最弱點JC07點位中誤差為1．44cm；JC05－JC07最弱邊相對誤差為1/134000。測區工程坐標系四等網最弱點JC07點位中誤差為±0．38cm；JC05－JC07最弱邊相對誤差為1/100000。根據《水利水電工程測量規范》表4．1．2最弱相鄰點點位允許中誤差、表4．2．1最弱邊相對中誤差規定。同時，在平面控制測量過程中，選取了投影到590m高程面的測區工程坐標系。590m高程面GPS邊長與全站儀邊長比較、分析與驗證結果（如表4所示）：

表4 590m高程面GPS邊長與全站儀邊長比較

通過綜上精度驗證和邊長比較分析，工程平面控制網布設合理，驗算項目完整、方法正確，數據平差和精度評定中各項指標達到要求，能充分運用到工程項目中。以上兩套坐標系統均可以滿足規范要求。

5.高程控制網質量情況

四等三角高程測量時，對三角高程邊長進行了溫度、氣壓、大氣折光、加常數、乘常數及地球曲率等改正。網平差計算采用南方平差易軟件進行平差計算。高程控制網采用JC02為基點，采用三角高程閉合線路。高程網采用南方平差易平差。經計算每千米高差中誤差＝±2．15mm；高差路線閉合差＝－7．1mm；限差＝±66．3mm；在限差之內，四等網路線長度＝11．01km。

經利用四等水準測量高差對不同測段的高差進行檢核，結果（如表5所示）：

表5 不同測段的高差檢核結果

綜上分析，高程控制布設合理、施測方法得當，起始點穩定，數據采集及處理正確，精度評定值和高差比較值符合規范要求。可以滿足《水利水電工程測量規范》四等三角高程測量精度要求。

6.地形圖質量保證措施

對于測區1∶500、1∶2000地形圖，測圖方法采用全站儀極坐標法和GNSS動態測量（RTK）在野外采集坐標、高程數據。全站儀對中允許偏差為5mm，儀器高和棱鏡高允許偏差為1cm。選擇較遠的控制點為定向點，并施測另一通視控制點的坐標和高程作為檢核。檢核點的平面位置允許較差為圖上0．2mm，高程允許較差為五分之一基本等高距。作業過程中和結束前，應對定向方位進行檢查。每測站重復觀測2－3個地形點或地物重合點，平面均小于圖面的0．6mm，高程均小于三分之一基本等高距。RTK測圖時，基站的有效作業半徑均小于5km。作業開始前和結束后均進行已知點檢查，檢核點的平面位置較差均小于圖上0．2mm，高程較差均小于五分之一基本等高距。不同流動站分區作業時，測出界線外圖上5mm。對于測區居民房屋輪廓以墻基為主，送電線路、通信線路和架設在地面上或其中一段埋在地下的管道，都測繪入圖。地下的線路或管線在圖上以虛線表示。凡面積在圖上大于1cm2且有經濟價值的土質植被均用地類界繪出范圍。農作物或經濟作物地，對經常輪換種植作物的地塊只按水田和旱地區分表示。同一地段內生長多種植物時，圖上配置符號為主要植物符號。外業、內業嚴格按照《水利水電工程測量規范》、地形圖圖式進行作業，成圖采用CASS9．1測圖系統編輯成圖。為了保證成果質量，檢查驗收是在小組自查的基礎上，由檢查員組織檢查驗收，對觀測記錄手簿、地形圖內業圖面以及整飾檢查、地形圖野外巡視等進行了100%檢查，對外業進行測量工程總量10%的抽檢。內業檢核細致，計算準確無誤，成果質量可靠。平高控制測量各項精度滿足勘測設計階段的精度要求，并按要求提供了各項成果。對于測區1∶500、1∶2000地形圖進行外業實測檢查，檢查平面點20個，平面位置誤差±0．09m。檢查高程點20個，高程誤差為±0．13m。其測圖表示方法正確，地物取舍得當。各項精度能滿足相應比例尺精度要求。

7.斷面圖質量分析

對于建筑物斷面而言，三條壩軸線縱斷、最大橫斷面現場實測，溢洪道、導流洞、泄洪洞、引水洞縱橫斷面都從1∶500地形圖截取，現場沒有實測。對于圖截的線路利用Excel進行樁號、高程的計算，并生成繪圖軟件使用的數據文件。采用計算機輔助制圖，利用斷面圖繪圖程序直接成圖。對于斷面記錄、計算和成圖要100%的進行校核。對于地質斷面而言，地質斷面從1∶500、1∶2000地形圖截取，利用Excel進行樁號、高程計算，并繪制斷面圖。

8.結束語

本次作業測區植被十分茂盛，如果按照傳統RTK測圖，耗費時間較長，作業強度大。在以后作業時可提前雇傭民工按照山梁與溝道格網狀的削枝、割草使測量人員能夠進入這些特征部位測量。在初步設計階段作業時，盡量選擇在冬季作業，可以提前在測區修出人工小路，方便進行更細致測繪。作業嚴格按照《水利水電工程測量規范》，GNSS網型布設合理，點位埋設合理，起算點選擇合理，起算數據正確，儀器性能良好，觀測方法規范，觀測記錄完整；計算過程嚴謹，計算結果正確。地形圖測繪圖面清晰、圖形線劃連續光滑、清晰，粗細符合規定，名稱注記正確、位置合理、字體、字號、字向符合規定。圖面配置、圖廓內外整飾均符合規定。提交資料齊全、完整；根據抽檢無重大質量問題，各項指標符合規范要求。