浮山供水工程GPS平面控制網的布設與實施

□雷振興（臨汾市水利勘測設計院）

1 工程概況

山西省臨汾市浮山縣地處太岳山南麓，臨汾盆地東沿。地理坐標為北緯35 °49′～36 °36′，東經110 °41′～113 °13′。東西長51.70km，南北寬31.80km，總土地面積為940km2。

引沁入汾浮山供水工程是引沁入汾工程總體規劃中的一部分，目前浮山縣極度缺水，嚴重制約當地經濟社會的發展，急需解決水資源短缺的矛盾。本工程實施后，可向浮山縣北王鄉煤化循環工業園區提供工業用水950 萬m3，向北王鄉農業灌溉區提供農業灌溉用水397 萬m3，工業供水保證率95%，農業灌溉保證率為50%。

工程實施后經濟效益和社會效益顯著。因此工程測量布設在該工程線路設計施工中均尤為重要。文章闡述了E 級GPS 平面控制網在引沁入汾浮山供水工程中的布設及實施步驟，并指出了在水利工程測量時的注意事項，為山區水利工程GPS 控制網的實測提供了一些參考。

2 施測方案

引沁入汾浮山供水工程供水線路范圍位于浮山縣西部，區內有一縣級公路通過，交通較為便利。地形較復雜，水系發育，溝壑從橫，大部分為基巖山區和黃土梁、峁，地形起伏較為明顯，為黃土覆蓋的低山丘陵區地貌單元，海拔高程879～1099m，相對高差57～241m。

引沁入汾浮山供水工程在草峪嶺隧洞出口取水，主要由進出口聯合建筑物和供水建筑物組成，總長20.56km，其中總干渠18.36km，浮山干渠2.20km。總干渠工程起點位于引沁入汾草峪嶺隧洞出口（樁號0+000，高程851.82m），并設浮山方向分水閘及舊縣河方向節制閘的聯合建筑物，后經交口河暗渠、郭店隧洞、唐閣河渡槽、李家堡隧洞、崔村河渡槽、羅圈凹隧洞，至羅圈凹隧洞出口（樁號18+330，高程844.32m）。在羅圈凹隧洞出口處設分水閘及泄水閘聯合建筑物，泄水直接泄入燕凹溝河道，分水閘后接浮山干渠（趙家坡隧洞樁號浮0+000～浮2+200）至北王鄉，浮山干渠末端設出水池，后接3km 的工業供水支管至北王煤化循環工業園區，出水池側接0.10km 的農業灌溉分水支管將水引至臣南河水庫，農業灌溉用水通過臣南河水庫提水至北王農業灌溉區。

控制網主要是為了滿足測量供水線路及后期施工放樣的需要，布設E 級GPS 控制網。現有的控制網為1979年山西省測繪局引沁入汾四等三角網，因年代久遠，好多控制點都已丟失，采用了在測區附近找到的四點作為起算點，分別為吳家嶺、店上、東疙瘩咀和西山頭四點。根據引水線路在1:10000 地形圖上粗定埋石位置，共12 個點。實地踏勘后，結合規范要求將粗定的埋石位置加以調整，最后確定埋石的具體位置。

3 GPS 控制網的觀測

使用六臺中海達單頻接收機測量，標稱精度為m基=±3.60mm+1ppm×D，經山西省測繪產品質量監督檢驗站鑒定，鑒定結果合格。實測GPS 控制點16 個，其中已知點4 個。采用邊連式布網方式，第一期同步觀測4 個已知點和兩個控制點，隨后每期都保持2 臺儀器不變，另外4 臺儀器流動的方式觀測。觀測時段長≥40min，觀測時段數位2。天線安放在三角架上，用垂球進行對中，對中誤差<3mm；安置GPS 天線，將天線上的標志指北（定向時采用羅盤定向），誤差不超過±5°；丈量天線高時，均從天線的三面進行丈量，3 次數值≤3mm 時，取3 次數值的平均值作為最后結果。靜態測量的技術指標見表1。

表1 靜態測量的技術指標表

4 數據處理

4.1 基線長度的精度

數據處理軟件為HDS2003 軟件，共解算基線56 條，其中最長邊為5696m（A11-A8）,最短邊為292m（A5-A6），平均變長2808m。相鄰點間基線長度的精度σ 按下式計算：

其中：σ—相鄰點間基線長度的精度（mm）；a—GPS 接收機標稱精度中的固定誤差（mm）；b—GPS 接收機標稱精度中的比例誤差系數（ppm）；d—GPS 網中相鄰點的距離（km）。

4.2 相對誤差最大值

該GPS 控制網共觀測閉合環61 個，其中同步環39 個，異步環22 個。相對誤差最大值見表2。

表2 相對誤差最大值表

異步環各坐標分量閉合差按下式計算：

同步環各坐標分量閉合差的限差值為異步環閉合差限差值的一半。

4.3 網平差

提取基線向量，構建GPS 基線向量網，對GPS 網進行三維無約束平差。平差結果直接反映了GPS 網的合理性和觀測質量，根據無約束平差的結果，判斷在網中有無精差基線，剔除不合格的觀測值。

在完成三維無約束平差后，在北京54 坐標下進行約束平差，檢驗約束條件的質量，進行平差解算，得出各控制點的坐標成果。

相鄰點的中誤差最大值為10.70，相對中誤差最大值為1/66641，均小于規范值。

4.4 邊長檢測

為檢驗GPS 控制網的精度，用拓普康全站儀（GTS-335）測量3 條邊與GPS 邊長進行比較，比較結果見表3。

5 結語

臨汾市引沁入汾浮山供水工程，是和川取水輸水工程的后續工程，本工程實施后，可向浮山縣北王鄉煤化循環工業園區提供工業用水950 萬m3，向北王鄉農業灌溉區提供農業灌溉用水397 萬m3，工業供水保證率95%，農業灌溉保證率為50%。經濟效益和社會效益顯著。

表3 邊長比較表

引沁入汾浮山供水工程GPS 控制網布設合理，圖形條件較好。各項誤差均在規范允許的范圍之內，能夠滿足測圖和施工放樣的要求。通過引沁入汾浮山供水工程GPS 控制網的測量得出以下幾點結論：①點位除應選在土質堅實、穩固可靠的地方外，應盡可能的靠近公路及村莊附近。這樣做是為了便于以后埋石和觀測的方便，減少后勤方面的工作，以減少時間、人力和經費。②GPS 網中各點雖不要求通視，但為滿足后期加密和施工放樣的要求，每個控制點至少有一個方向通視。③為了提高GPS 控制網的精度，對距離較近的點進行同步觀測并增加觀測時段數。