三角測量在水利工程測量中的實例分析

□ 李勇華（黔南州水利水電勘測設計院）

0 引言

隨著可持續發展理念的提出，全社會都開始重視水利工程建設。工程測量是水利工程建設過程中最重要的工作形式之一，其測量技術方法的選擇非常重要。依據我國有關水利水電工程施工測量相關規范可知，在實際的操作過程中，GPS測量技術的運用在很大程度上提高了水利工程的測量水平。但是，由于GPS測量技術放樣精度將直接影響施工質量，因此施工測量必須遵循“由整體到局部”的原則，在實際操作中，要根據主要軸線或施工控制網進行。

1 工程概況

某一水利工程水系工程全長約20km，河道底寬40m，河道兩岸開闊。控制網實測中投入使用的測量儀器有全站儀Topcon332N、水準儀（DS3）和鋼尺（50m）等，以上儀器都符合《水利水電工程施工測量規范》（SL52－93）的施工測量精度要求，并經具有資質的檢驗單位檢測，在檢測有效期內投入使用。所有測量儀器使用前必須得到監理工程師的批準。

2 施工控制網運用分析

在水利工程中利用GPS進行施工控制網運用分析時，還有一個重要的工作就是布網工作。施工控制網的作業過程一般包括設計、選點埋點、觀測以及平差計算等步驟。根據現場情況，在布網設計上則需要參考GPS控制網設計的特點來因地制宜的進行實地測量設計,本工程布設點選在已開挖到位的共計3個點（TC01，TC02，TC03）；平差采用平差軟件進行計算。

3 平面控制網

3.1 四等邊角網精度要求

表1顯示四等邊角網測量精度要求。

表1 四等邊角網測量精度要求表

3.2 平面控制網的布置

經過現場踏勘，針對前期所能開工的河道區域對河道兩岸進行施工控制網布點，從上游至下游依次布置左岸SK1、SK3、SK5、SK7，右岸 SK2、SK4、SK6、SK8八點，此施工控制網測點按水系主軸線分成9個區域，區域與區域之間的控制點做到相互通視。

3.3 復核平面控制網的角度測量

水利工程的控制測量依據階段和內容來劃分，主要包括測圖控制網及專用控制網，具體的測量技術為高程控制及平面控制。在進行復核平面控制網的角度測量時，按觀測度盤表，將儀器照準起始方向，順時針方向旋轉照準部2周，配置好度盤和測微器位置，讀定度、分和光學測微器讀數兩次。水利施工測量的根本任務是點位的測設，其基本工作是已知長度、角、高程的測設，施工測量對地形圖精度和放樣的精度要求較高，因此，還需順時針方向旋轉照準部，精確照準SK1點方向，讀定度、分和光學測微器讀數兩次，最后閉合至零方向。

3.4 平面控制網的計算標準

本工程為防洪排澇及湖塘水系工程，根據《水利水電工程施工測量規范》（SL52－93）要求，導線的精度指標為測角網邊長為300～1000m，測角中誤差為±1.80”，最大閉合差為±7”，儀器測角精度為2”，測距精度±5mm/km。根據《水利水電工程施工測量規范》（SL52－93）角度測回數為5測回，距離為往返各2測回，測角兩次照準讀數差為6”，半測回歸零差8”，一測回中2C較差13”，同方向值各測回互差9”，測距一測回較差為5mm，測回間較差7mm。

3.5 平面控制網的計算方法

每個方向各個測回的計算，按照三角網閉合測量，其方向值的平差值即為:計算兩倍誤差2C值公式為2C=左-（右±1800）；計算各方向盤左盤右讀數的平均值公式為（平均讀數=［左+（右±1800）］/2）取得平均值；計算水平角即相鄰兩方向歸零方向值的平均值之差；然后根據內業計算出的數據進行精確平差且對各控制點的坐標進行計算，計算時計算數字取位按《水利水電工程施工測量規范》（SL52－93）要求方向觀測值保留到0.01”，方向改正值、方位角值保留到0.10”，邊長值、長度改正數、坐標值保留到1.00mm，計算出各控制網點的坐標。

3.6 觀測限差和重測

為保證工程的豎向精度，根據施工經驗，在靠近施工區范圍內至少布設5個高程控制點組成的高程控制網，高程點可以選在平面坐標點上，組成三維坐標系，便于全站儀的測量放樣工作。按表2執行方向觀測。

表2 方向測角法限差表

4 距離測量和天頂距測量

4.1 距離測量的觀測條件

一般在氣溫變化不顯著的時間段里進行距離測量，本工程選擇在日出后0.50-2.50h時間段進行距離測量。

4.2 邊長觀測的技術要求

GPS基線向量采用廠家提供的商用隨機軟件LGO計算，并及時對同步環閉合差、異步環閉合差進行檢查計算，發現粗差，應分析產生的原因，外業返測。正確安平全站儀及配套棱鏡。用鋼尺從不同方位準確量取儀器、棱鏡高度三次取中值。II級測距儀測邊觀測結果較差限值如表3。在觀測之前，保證全站儀有充足的預熱時間。平面計算應對已知點進行檢查，以核對已知點的點位是否可靠，并檢查GPS網的可靠性。平面控制的各項精度指標應符合規范要求，所有邊長觀測采用往返各4測回，一測回是指整置儀器照準目標1次，讀取數據4次。

表3 測邊精度較差限差（跨河）表

平距的計算及氣象元素的改正均采用儀器機內進行。在觀測前，對儀器的各項參數進行檢查。

4.3 距離觀測中的注意事項

在三角測量、導線測量、地形測量和工程測量等工作中都需要進行距離測量。晴天作業時，要確保測距儀、氣象儀表不被氣溫影響，因此必要時需要打傘遮陽。在進行測距的過程中，為避免干擾測距，需要停止無線通話。在測區內布設GPSD級控制網，圖上設計點位、編號，實地埋設在方便施工、不易破壞、適宜永久保存的地點，點位便于安置儀器，周圍視野開闊，通視情況良好，四周無障礙物。

5 高程網主要技術

5.1 平面網與高程網的聯測

依據規范高程控制測量中可以用光電測距三角高程導線測量代替三、四等水準測量，高程網采用三角高程測量方法測定，高程點全部布設在網點上，按照高程測量的精度要求，布設應在平面網的基礎上，構成三角高程網或高程導線。采用四等水準測量聯測一定數量的水準點，作為高程起算數據。通過全站儀的使用，可實現光電測距三角高程導線測量。

5.2 三角高程技術要求

光電測距三角高程導線測量的技術要求見表4所示。

表4 光電測距三角高程導線測量的技術要求表

6 成果的計算及資料歸檔

對外業觀測記錄手簿、平差計算起始數據，在進行平差計算前，就要進行一次全面檢查校對工作。在各項外業觀測結束后，各項限差均滿足規范要求后，才能參與平差計算，平差采用平差軟件嚴密平差計算。

7 結語

綜上所述，在水利工程建設全過程中，施工測量貫穿于全過程，起著至關重要的作用。文章通過項目的實施和對結果的驗證，在設計中考慮到的方案得到了很好的運用，提高了GPS網的可靠性和精度，而且提高了作業效率，避免了無效觀測，節約了成本。

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