时间：2023-06-12 14:46:54
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇水电水利工程施工测量规范，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：施工控制网；水利工程；施工测量；应用分析
1 工程概况
某一水利工程水系工程全长约20km，河道底宽40m，河道两岸开阔。控制网实测中投入使用的测量仪器有全站仪Topcon332N、水准仪（DS3）和钢尺（50 m）等，以上仪器都符合《水利水电工程施工测量规范》（SL52-93）的施工测量精度要求，并经具有资质的检验单位检测，在检测有效期内投入使用。
2 施工控制网运用分析
在水利工程中利用GPS进行施工控制网运用分析时，还有一个重要的工作就是布网工作。施工控制网的作业过程一般包括设计、选点埋点、观测以及平差计算等步骤。根据现场情况，在布网设计上则需要参考GPS控制网设计的特点来因地制宜的进行实地测量设计， 本工程布设点选在已开挖到位的共计3个点（TC01，TC02，TC03）；平差采用平差软件进行计算。
3 平面控制网
3.1 四等边角网精度要求
四等边角网测量精度要求：等级为四等；测角中误差为±2.50″；平均边长相对中误差为1：100000；测回数为6；三角形闭合差为±9。
3.2 平面控制网的布置
经过现场踏勘，针对前期所能开工的河道区域对河道两岸进行施工控制网布点，从上游至下游依次布置左岸SK1、SK3、SK5、SK7，右岸SK2、SK4、SK6、SK8八点，此施工控制网测点按水系主轴线分成9个区域，区域与区域之间的控制点做到相互通视。
3.3 复核平面控制网的角度测量
水利工程的控制测量依据阶段和内容来划分，主要包括测图控制网及专用控制网，具体的测量技术为高程控制及平面控制。在进行复核平面控制网的角度测量时，按观测度盘表，将仪器照准起始方向，顺时针方向旋转照准部2周，配置好度盘和测微器位置，读定度、分和光学测微器读数两次。水利施工测量的根本任务是点位的测设，其基本工作是已知长度、角、高程的测设，施工测量对地形图精度和放样的精度要求较高，因此，还需顺时针方向旋转照准部，精确照准SK1点方向，读定度、分和光学测微器读数两次，最后闭合至零方向。
3.4 平面控制网的计算标准
本工程为防洪排涝工程，根据《水利水电工程施工测量规范》（SL52-93）要求，导线的精度指标为测角网边长为300～1000m，测角中误差为±1.80”，最大闭合差为±7”，仪器测角精度为2”，测距精度±5 mm/km。根据《水利水电工程施工测量规范》（SL52-93）角度测回数为5测回，距离为往返各2测回，测角两次照准读数差为6”，半测回归零差8”，一测回中2C较差13”，同方向值各测回互差9”，测距一测回较差为5 mm，测回间较差7 mm。
3.5 平面控制网的计算方法
每个方向各个测回的计算，按照三角网闭合测量，其方向值的平差值即为：计算两倍误差2C值公式为2C=左-（右±1800）；计算各方向盘左盘右读数的平均值公式为（平均读数=[左+（右±1800）]/2）取得平均值；计算水平角即相邻两方向归零方向值的平均值之差；然后根据内业计算出的数据进行精确平差且对各控制点的坐标进行计算，计算时计算数字取位按《水利水电工程施工测量规范》（SL52-93）要求方向观测值保留到0.01”，方向改正值、方位角值保留到0.10”，边长值、长度改正数、坐标值保留到1.00 mm，计算出各控制网点的坐标。
3.6 观测限差和重测
为保证工程的竖向精度，根据施工经验，在靠近施工区范围内至少布设5 个高程控制点组成的高程控制网，高程点可以选在平面坐标点上，组成三维坐标系，便于全站仪的测量放样工作。按表1 执行方向观测。
表1方向测角法限差表
等级 两次照准目标读数差 半测回归零差 同一角度各测回互差 一测回2C较差
四等 6” 8” 9” 13”
4 距离测量和天顶距测量
4.1 距离测量的观测条件
一般在气温变化不显著的时间段里进行距离测量，本工程选择在日出后0.50～2.50 h时间段进行距离测量。
4.2 边长观测的技术要求
GPS基线向量采用厂家提供的商用随机软件LGO计算，并及时对同步环闭合差、异步环闭合差进行检查计算，发现粗差，应分析产生的原因，外业返测。正确安平全站仪及配套棱镜。用钢尺从不同方位准确量取仪器、棱镜高度三次取中值。在观测之前，保证全站仪有充足的预热时间。平面计算应对已知点进行检查，以核对已知点的点位是否可靠，并检查GPS网的可靠性。平面控制的各项精度指标应符合规范要求，所有边长观测采用往返各4测回，一测回是指整置仪器照准目标1次，读取数据4 次。平距的计算及气象元素的改正均采用仪器机内进行。在观测前，对仪器的各项参数进行检查。
4.3 距离观测中的注意事项
在三角测量、导线测量、地形测量和工程测量等工作中都需要进行距离测量。晴天作业时，要确保测距仪、气象仪表不被气温影响，因此必要时需要打伞遮阳。在进行测距的过程中，为避免干扰测距，需要停止无线通话。在测区内布设GPSD级控制网，图上设计点位、编号，实地埋设在方便施工、不易破坏、适宜永久保存的地点，点位便于安置仪器，周围视野开阔，通视情况良好，四周无障碍物。
5 高程网主要技术
5.1 平面网与高程网的联测
依据规范高程控制测量中可以用光电测距三角高程导线测量代替三、四等水准测量，高程网采用三角高程测量方法测定，高程点全部布设在网点上，按照高程测量的精度要求，布设应在平面网的基础上，构成三角高程网或高程导线。采用四等水准测量联测一定数量的水准点，作为高程起算数据。通过全站仪的使用，可实现光电测距三角高程导线测量。
5.2 三角高程技术要求
表2 光电测距三角高程导线测量的技术要求
等级 测距精度（mm） 最大视线长度（m） 测回数中丝法 天顶距指标差较差（″） 测回差（″） 仪高、镜高丈量精度（mm） 对向观测高差较差（mm） 环线闭合差（mm）
四等 ±5 1200 4 9 0 ±2 ±45 ±20
6 成果的计算及资料归档
对外业观测记录手簿、平差计算起始数据，在进行平差计算前，就要进行一次全面检查校对工作。在各项外业观测结束后，各项限差均满足规范要求后，才能参与平差计算，平差采用平差软件严密平差计算。
7 结语
综上所述，在水利工程建设全过程中，施工测量贯穿于全过程，起着至关重要的作用。文章通过项目的实施和对结果的验证，在设计中考虑到的方案得到了很好的运用，提高了GPS网的可靠性和精度，而且提高了作业效率，避免了无效观测，节约了成本。
关键词：中梁水电站、控制网设计、精度分析
中图分类号：[TM622]文献标识码：A文章编号：
施工控制网的建立，对于水电工程的设计施工到建成后的监测都是十分重要的，是施工测量的骨架，骨架建立得质量如何，直接影响着施工放样的质量，因此应当引起各方面给以足够的重视。否则会引发难以收拾的不良后果，造成巨大损失。下面就介绍了中梁星溪沟防渗工程施工控制网建立全过程。
一、工程概况
中梁水电站库区的星溪沟防渗工程位于中梁一级大坝上游约16公里处，灌浆平洞在星溪沟下游约200米西溪河右岸处，与星溪沟平行布置，洞口高程626.00。
星溪灌浆洞是分别由高程626.00m(勘探平洞)和高程540.00m（灌浆平洞）两个洞子组成。高程626.00m的灌浆平洞为勘探平洞扩挖而成，洞子全长约570.0m；高程540.00m灌浆平洞的轴线相对勘探平洞轴线向下游移动8.5米，洞口设于龙潭河右岸公路边，进口高程为580.00m，灌浆平洞断面设计尺寸4.0m×5.0m(宽×高)。
为保证平洞开挖的准确，需要建立施工测量控制网。
经实地踏勘，没有找到任何与国家坐标高程系统相联系的测量点。根据工程施工建设的需要，将联测一级大坝坝区原有控制点组成控制网。
二、工程对控制测量的要求
为保证施工阶段的施工测量的准确性，确定如下的控制测量的基准和精度要求。
星溪沟防渗工程两个灌浆平洞洞口高程分别为580m和620m；中梁水电站枢纽施工控制网一级坝址部分的投影高程面为580m。为了与坝址施工控制网坐标系统统一,平面坐标系统为1954年北京坐标系和一级电站独立坐标系(中央子午线为109d30”（投影高程面580m），高程系统为1956年黄海高程系。
根据DL/T5173-2003《水电水利工程施工测量规范》及星溪沟防渗工程的特点，确定控制测量网的最弱点点位中误差平面不大于10mm, 最弱点高程精度不大于20mm。
三、布设原则
控制网精度上满足工程建设各阶段施工对平面和高程控制的要求；密度上满足施工运用常规仪器方便进行工程放样；技术先进、经济合理，确保控制测量成果正确、可靠；根据工程的进展分级、分批布设。
四、控制测量
1、平面控制网布设
星溪沟平面控制网布设4点（观测墩标），点的编号为XX01～XX04，并联侧2点坝址区原有的控制点，构成6个点的三等GPS控制网。网形见图1-1
图1-1平面控制网略图
为保证施工控制网精度在数据处理时，先通过6个点的GPS网计算出XX01～XX04的坐标；然后利用XX01～XX04中GPS观测条件较好的2点作为起算点，联合地面观测的边长数据进行4个点的平差计算，以获得这四个点较高精度的平差成果。
以先验测角中误差2.0"、通视边测边中误差（2+2ppm・D）mm、不通视边测边中误差（3+0.5ppm・D）mm，以左岸XX01为固定点，以XX01至左岸的XX02为固定方向，采用控制网数据处理软件包对该设计方案进行了估算。
a) 可靠性因子及边长相对精度：经估算，全网拟订的方向、边长观测元素可靠性因子及边长相对精度列于表1-2和表1-3。
由以上两表可以看出，边长观测元素可靠性因子最小的为0.38，其平均可靠性因子0.46；方向观测元素平均可靠性因子0.53。可靠性因子计算的结果表明，本网观测元素的整体可靠性好，具有良好的可发现观测粗差的能力。
最弱边XX03-XX04边长相对中误差为1/224000，平均边长相对中误差为1/280706，高于《水电水利工程施工测量规范》最弱边长相对中误差不大于1/150000和平均边长相对中误差小于1/250000的要求。
b) 点位误差元素：网点各点位误差元素列于表1-4。
表1-4表明，网中最弱点为XX03，其点位中误差为±2.0mm
1.1选点
平面控制网布网时参照中梁水电站施工总布置图及有关要求进行布设；然后，结合现场情况进行点位的选定。选点的基本原则：（1）网点应选在通视良好、交通方便、地基稳定且能长期保存的地方。视线离障碍物的距离不宜小于1.5m。（2）网点选定时，既要考虑图形结构且便于加密，又要考虑施工放样的方便。（3）GPS网点应视野开阔，有利于卫星信号的接收。
1.2埋标
每个平面施工控制网点均埋设钢筋混凝土观测标墩。标墩由标座、标身和安装于标顶的仪器强制归心底盘组成。标墩参照《水电水利工程施工测量规范》的要求进行。
1.3观测方案及技术要求
三等平面控制网将利用GPS定位技术采用静态方式进行测量。采用4台徕卡GX 1230双频接收机进行观测，仪器静态测量方式的标称精度为±(3+0.5×10-6D)mm。
观测时应注意GPS网构成多边形或附合路线。最简独立闭合环或附合路线的边数≤8；GPS网相邻点间基线长度精度δ计算时的固定误差a取5mm，比例误差系数b取2mm/km；网的平均边长为300m~1500m，平均边长相对中误差小于1/150000。
GPS观测应遵守下列规定：
(1)GPS静态测量作业的基本技术要求见表1.5。
(2)施测前应依照测区的平均经、纬度和作业日期编制GPS卫星可见性预报，根据该表进行同步观测环图形设计及观测时段设计，编制出作业计划进度表。
(3)GPS网测量不观测气象元素，只记录天气情况。
(4)GPS天线定向标志应指向正北。天线安装需严格对中，每时段观测前后各量取天线高一次，两次较差不大于3mm。
GPS观测数据应符合下列规定。
(1)任意三边同步环的坐标分量相对闭合差及全长相对闭合差，三等GPS网的限差分别为3.0×10-6和5.0×10-6。
(2)异步环的坐标分量闭合差及全长闭合差应符合：
(3)复测基线的长度较差应符合：
1.4数据处理
GPS网数据处理时，首先利用LEICA Geo Office软件自动解算基线；然后采用“GPS数据处理系统”软件进行网的平差处理。
GPS网数据处理应符合： 1、基线计算时，起算点坐标的误差应保证在20m以内。2、无约束平差计算时，基线向量的改正数（VΔX、VΔY 、VΔZ）绝对值均不应大于3δ。3、在无约束平差确定有效观测量的基础上，约束平差计算时，基线向量的改正数与无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差（d VΔX 、d VΔY、d VΔZ）均不应超过2δ。
GPS网可以是混合网，用其他方法测量的边长数据应不低于相应等级的精度要求，其原则是应使平差计算精度更高。平差时，未加入外部边长数据的GPS网，其平差结果应与外部边长进行比较，对GPS平差结果进行检校。
2、 高程控制网
本施工控制网的高程系统为1956年黄海高程系。控制网设计由一个三等水准网和一个光电测距代三等水准高程网组成。
2.1 三等水准测量
2.1.1 选点、埋石
三等水准点共3个，部分标石可利用平面控制点标墩基座上的水准标志，根据星溪沟的地质条件，计划2个水准点采用预制混凝土水准标石，一个水准点利用平面控制点XX03标墩基座上的水准标志。
a) 选点
选点时根据枢纽工程施工总体布置和施工放样的需要进行布置。选点的基本原则是首先必须保证点位稳定且能长期保存；其次是必须满足施工放样的需要。
预制混凝土水准标石编号为“XIII-1”和“XIII-2”，平面控制点XX03标墩基座上的水准标志的水准点直接编号为“XX03下”。
b) 埋石
所有水准点均埋设砼水准标石。
2.1.2水准点高程联测与检校
测区原有从两河口至中梁乡大桥的三等水准。在进行中梁水电站施工控制网首次观测时利用其中的III-07作为起算点施测了覆盖整个电站的相对的二等水准，本次水准测量计划利用III-07 作为起算点施测，并同时在III-07和III-08之间进行单测段的水准测量，以检校点位的稳定性。
2.1.3 观测方案及技术要求
三等水准采用DS05级水准仪和3m普通木制水准尺进行观测，记录采用电子手薄进行。有关技术要求参照《水电水利工程施工测量规范》三等水准测量技术要求及三等水准测量测站技术要求。
2.1.4 数据处理
三等水准采用电子手薄记录。由往返测高差之差计算的每公里水准测量偶然中误差MΔ小于±3.0mm/km。
2.2 三等光电测距三角高程测量
2.2.1 观测方案及技术要求
平面控制网点除XX03 直接利用水准测量的方法施测高程外，其它点按三等光电测距三角高程测量的方法施测高程。具体要求参照测距作业技术要求及光电测距三角高程测量技术要求。
三角高程网采用三角高程网高程联测在三等水准网上进行。测量方法可采用光电测距三角高程法和几何水准法。
2.2.2 数据处理
三等光电测距边长改化及高差计算采用Excel表格编制的计算表，选择合适的大气折光系数进行计算；三角高程网平差计算采用控制网数据处理软件。高程起算点确保稳定。
五、结语
满足了工程建设各阶段施工对平面和高程控制的要求，确保了平洞开挖的质量。
[关键词]施工测量控制网放样
中图分类号：O434文献标识码： A
一、工程概况
江西洪屏抽水蓄能电站输水系统工程施工测量范围主要包括：上库进/出水口、引水上平洞、引水调压井、引水上竖井、引水中平洞、引水下竖井、引水钢岔管、引水支管、尾水支管、尾水混凝土岔管、尾水调压井、尾水隧洞和下库进/出水口、施工辅助设施、监测工程等及本合同工程所需的生产、生活临建设施等工程。其工程施工测量特点是施工区域场面大，施工作业面多，洞室开挖复杂，测量工作较繁杂。
测量工作可分为控制测量和施工测量两部分，控制测量是指关系本工程的控制点，水准点的建立与检测，施工测量是指施工过程中随工程施工进度而进行的测量工作。由于工程特点，施工测量工作尤其重要，它是精确布置建筑物位置的根本，是确保建筑物精确定位的唯一手段，是工程建设质量优良的保证，是保证合同工期按时完成关键环节之一。
二、测量控制网布设
应负责保护好测量控制网及自行增设的控制网点，并提供通向控制网点的道路和防护栏杆。测量网点的缺失和损坏应由承包人负责修复。在首席测量控制点Ⅱ15、ⅡS15、S14、Ⅱ10、ⅡS10、Ⅱ11、ⅡS11基础上布设测量控制网。在测量控制网布设前要认真编写测量工作大纲，对控制网的设备、各类基准的要求进行规划；对测量工作程序进行明确；对测量工作方式方法，有关要求进行统一；对记录及各类资料的整改，仪器的保管与使用作出规定，并将此上报监理单位。
施工期间将不定期的对各类控制基准点进行检测、有条件的应对控制点安装护栏保护，出现损坏和缺失的现象及时进行处理。
三、测量程序
测量程序为：填写测量任务单熟悉测量部位图纸及变更资料测量基础数据准备实施测量现场填写测量成果交接单。
（一）填写测量任务单
各施工队根据现场施工情况填写好测量任务单，交由工程技术科，由工程技术科按实际的工程进展及计划下发第二天的测量任务单及附图，以明确测量放样部位、所需施测内容及测量的目的。
（二）熟悉测量部位图纸及变更资料
测量队根据当天任务单上的放样部位，查找该部位的施工图纸，仔细阅读，特别注意有无设计变更，根据图纸及变更资料确定施测方法。
（三）测量基础数据准备
测量队结合工地实际地形确立仪器架设的控制点及测量方法和步骤，进行放样点位的坐标、方位角及距离的计算，并提交测量工程师进行复核。
（四）实施测量
放样时，做到认真仔细，尽量减少人为误差，确保放样点的精度，放样点位标识清楚，并提醒施工人员注意保护。对监理工程师要求的抽样复测，应积极配合，当复测中发现有错误时，按监理工程师指示进行修正或补测。
（五）现场填写测量成果交接单
点位放样结束后，立即与现场施工管理人员进行测量成果现场交接，交待清楚，并写测量成果现场交接单，一式两份，各执一份，待现场施工管理人员准确无误地了解放样点位后，方可离开。
四、测量放样方法
施工测量的主要任务是为施工提供测量数据，以满足施工需要，确保工程质量。
（一）原始地形复测
在各施工部位开工前，对施工范围内的原始地形进行实地测量。并按现场施工的精度要求，绘制相应比例的原始地形图。待原始地形图经认可后，及时绘制原始的纵、横断面图，断面图的布置依据设计图的布置方式在设计断面间加密布置。断面中心桩间距按工程结构特征和地形变化情况在5m～20m之间选择。实测原始地形测绘完成后，再依据原始地形线进行认真的分析对比，并将对比计算出的结果在工程开工前规定时间内报批。
（二）土石方开挖放样
平面点位放样，依据现场条件、控制网点的分布情况，采用全站仪坐标法和方向线交会法、极坐标放样法、施工坐标放样法等放样。放样时必须遵守“由整体到局部、先控制后碎部”的原则。高程放样利用水准仪根据已知水准点进行引测，也可直接采用光电测距三角高程测量进行。放样点位平面中误差和高程中误差，均要求不超过±50mm。开挖过程中，经常校核测量开挖平面位置、水平标高、控制桩号、水准点和边坡坡度等是否符合施工图纸的要求。
五、竣工测量及工程量计算
（一）竣工测量
每一个分项工程完工后，都需要进行验收测量，会同相关人员一起对竣工部位进行轴线、高程、断面尺寸等进行检查。检查其是否符合设计要求，并上报相应的测量报告或图表进行审核。
（二）工程量计算方法
依据实物工程量的计量，使用计量部门鉴定合格的计量设备进行称量或计算，并经过签字认可后，方可进入每月工程量统计报表中。面积计算：依据原始地形图采用求积仪直接量取或使用全站仪现场实地测算出面积；体积计算：依据设计施工图纸所示轮廓线和原始地形图计算工程量或按指示在现场观测的净尺寸进行计算。
六、测量设备及人员配置
（一）测量设备
测量仪器技术的先进性、精度、工作性能的可靠性是施工测量成果精确无误的重要保证。采用的主要测量设备见表1。
表1主要测量设备表
仪器名称 型号 精度 单位 数量 产地
全站仪 GTS-601 ±1
±（3+2ppm×D） 台套 1 日本
水准仪 NA3003 ±0.4/km 台 1 瑞士
（二）测量人员
根据规模及进度计划要求，组建一支专业测量队，由10人组成。其中：队长1人，测量工程师1人，8名专业测量人员。
参考文献
[1]《国家一、二等水准测量规范》GB/T 12897-2006；
[2]《国家三、四等水准测量规范》GB/T 12898-2009；
[3]《国家三角测量规范》GB/T 17942-2000；
关键词：GPS；水利工程；实时测量
Abstract: In today's society is a society of information technology, the application of various new technologies greatly improve the efficiency and level of production. In water conservancy engineering measurement, GPS measurement technology will continue to improve our quality of mapping results, in water conservancy engineering measurement industry, its good anti-jamming and secrecy performance, to lay the foundation to ensure the hydraulic engineering survey. Based on the GPS technology overview and in water conservancy engineering measurement development present situation, discussed the application of GPS technology in water conservancy engineering survey of the.
Key words: GPS; hydraulic engineering; real-time measurement
中图分类号：TV
水利工程在我国是调配水资源的重要项目，随着社会主义现代化建设进程的加快，国家开始加大投资搞水利建设。作为水利工程的基础性工作，水利工程测量就成为重中之重，是为水利工程建设服务的专门测量。
1 水利工程测量的主要工作
水利工程主要项目有土方开挖、坝体堆石、土工布、浆砌石工程、混凝土工程等。对于大坝施工测量主要分为以下几个阶段：大坝轴线的定位与测设，坝身平面控制测量，坝身高程控制测量，坝身的细部放样测量和溢洪道测设等内容。以下将针对水利工程各道工序施工实施中，施工测量的具体实施措施而展开探讨。对于水利工程中标后，立即组织测量人员，在工程施工实施前，首先按监理单位以书面形式提供的平面控制网点和高程控制网点，建立工程施工使用的平面控制网和高程控制网。
水利工程开工前，对监理单位提供的控制点进行复测，并且布设施工控制网，包括平面控制网及高程控制网，其测量等级、精度必须满足《水利水电工程施工测量规范》规定，并且定期对其布设的施工控制网进行核查。施工过程中的跟踪测量。工程施工从进场后的土方开挖开始，土石混合料、坝体堆石都必须跟踪测量，主要包括：土方开挖轴线、边坡及高程放样；水工建筑物位置、外观尺寸、高程放样；预埋件尺寸、高程放样；土方回填高程放样等。竣工验收测量。工程竣工前应对施工建筑物(包括隐蔽工程覆盖前)进行测设建筑物位置和标高。对工程预埋观测设施测量，得出精确数据，报送监理单位，并经监工程师审批后备案。
2 水利工程中传统测量方法的弊端
在水利工程中，河道测量是常规测量的对象，涉及测量及描述水下泥表面及相邻地带的物理特性的应用科学。一直以来，河道水文测量我们一般都采用的是：六分仪、经纬仪、水准仪测定，所涉及的传统方法和设备测量周期长、精度差，而且从测量人员来看劳动强度大、耗费大，不能满足实际检测和工作的需要。往往河道主流变化分析主要是反映河势情况。通常包括对河道平面形态变化、河道纵剖面变化及深泓线变化情况的分析等。因此在对于河道平面形态变化、河道纵剖面变化及深泓线变化的测量，传统方法显得束手无策，再加之由于实际地形的变化错综复杂，河床参差不齐，所以传统方法计算的冲淤量无法准确反映河道的冲淤变化情况。
3 GPS高程测量精度现状及需解决的问题
《水利水电工程测量规范》( SL197- 97) 将高程控制测量分为基本高程控制( 一、二、三、四、五等) 、图根高程控制、测站点高程控制。各个等级的高程控制测量常规的方法是采用几何水准测量, 此种方法如前所述作业效率低。如何才能充分发挥 GPS 测量方便、省力、省时、成本低等优点, 将 GPS 技术应用于高程测量方面是测绘学术界热衷探讨的问题。研究资料表明, 对GPS 观测数据进行科学的处理, 比如采用精化大地水准面、高程拟合等方法, 求解出 GPS 点的正常高, 可达到四等水准的精度要求。
GPS 高程测量数据只是获得纯数学意义的大地高, 即地面点沿法线至参考椭球面的距离, 水准测量需要的不是大地高H,而是正常高h, 2者之间关系如下:h= H –N
图 1大地高与正常高关系
式中 N为高程异常, 是似大地水准面至参考椭球面的距离, 它是由地下物质及其密度分布不均匀产生的重力异常导致的。这样 GPS 高程测量要获得正常
高h,实质上是如何准确的确定似大地水准面, 求出高程异常 N。
4GPS网型设计
某引洪工程坝址处于“V”型河谷,两岸地形基本对称,基岩。河床枯水期河水面宽43 m,水深0.3~1.5 m。库区为中低山峡谷地形,呈阶梯状向两岸逐步抬升,山地高程一般在400~800 m之间。由于地形条件限制,很难布设较理想的网型。相对而言,隧洞进口(坝址)和支洞1、隧洞出口(厂房)和支洞2之间的距离较近,而支洞1和支洞2之间的距离较远。为此,决定在隧洞进口(坝址)及支洞1平面控制网布设4个网点;隧洞出口(厂房)控制网布设4个网点、支洞2布设的1个网点。以大地四边形联测的子网有:隧洞进口(坝址)联支洞1网、隧洞出口(厂房)联支洞2网、隧洞进口(坝址)联隧洞出口(厂房)。以三角形联测的子网有:支洞1网联支洞2网。如图2所示。
5GPS外业施测
5.1选点
选点、埋石周围便于安置接收设备和操作,视野开阔,视场内障碍物的高度角保持不大于10°;
远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等),其距离不小于400 m;远离高压输电线,其距离不小于200 m;附近不应有强烈干扰卫星信号接收的物体,并尽量避开大面积水域。
5.2观测
利用4台Ashtech Locus GPS单频机施测,接机标称精度为±10+1 ppm,8个卫星通道,L1载波
相位定位。按D级要求作业,基本技术指标如表1:
另外,注意各观测时段内杜绝碰动接收机及其天线。
5.3记录
作好观测手簿记录,项目要齐备,如接收机编号、点位ID、天线高度、时段、开机时间、关机时间、同步环点名等等。结合规范要求及Ashtech LocusGPS机的特点,笔者编制了静态定位同步环野外记录卡表格
同步环略图
6GPS网平差及精度评定
GPS网平差软件仍为Locus ProjMan(V1.1),对控制网进行三维无约束平差及二维约束平差。
6.1网平差
进行三维无约束平差检查控制网内部符合精度情况及粗差探测。列举了三维无约束平差相对误差较大基线,由下表可知,控制网内部符合精度相当高,最弱边长相对误差达到了1/8.6万。进行二维约束平差解求最终平面坐标,其中“GPS1”及“R401”,作为本控制网约束点
6.2精度评定
表中列举了二维约束平差基线相对误差较大者,最弱基线R401-R407相对误差达到了1/5.2万,符合四等精度的1/4万的要求。
总之，GPS 测量技术优点明显，应用显著。通过 GPS 测量技术在水利工程测量中的应用，充分掌握了 GPS 测量技术的应用过程和方法，为以后 GPS 的更广泛应用奠定了基础。3S 技术的广泛应用，给河道、水库监测管理以及水文测量的勘测带了很大的方便，为河道水文勘测及动态监测、管理方面提供一个崭新的前景，在以后新技术发展应用中，将向着功能更加完善，性能更加先进发展，针对不同的水利测量实例，因地制宜，合理利用，将为水利工程测量带来更加显著的发展。
参考文献
[1]刘敏.浅谈工程测量中新技术的应用[J].黑龙江科技信息.2011(01)
[2]邓登.浅谈工程测量中的新技术应用[J].黑龙江科技信息.2012(04)
【关键词】工程测量；质量控制；方法
1. 前言
质量是企业的生命，质量是企业发展的根本保证。在当今市场竞争激烈，如何提高施工质量管理水平是每一个企业管理者必须思考的问题。从工程测量的角度上来说，测量工作是保证和提高工程质量的不可缺少的一部分。
2. 水利工程建筑质量管理施工质量控制的概述
2.1 施工质量控制的定义。对于水利建设工程施工过程中影响质量形成的各种因素（人、机械、材料、工艺方法以及施工环境）进行全面的监督和控制，就叫施工质量控制。
2.2 施工质量控制的依据。水利水电工程施工质量控制的主要依据有：国家的法律、法规、政策，主管部门的有关技术规范、规程、质量标准，有关部委（如环保、交通、消防、防汛等）的有关规定，项目法人和承包商签订的合同文件，已批准的设计文件和相应的设计变更文件，项目法人和监理单位签订的监理协议书，承包商呈报经监理单位批准的施工组织设计和施工技术措施，设备制造厂家的设备安装说明书和有关技术标准，结合工程特点和实际情况，对工程质量控制所执行的合同技术标准与质量检验方法进行补充、修改与调整的内容。
3. 工程测量在各施工阶段对工程质量的影响
3.1 工程测量在建筑定位及基础施工阶段对工程质量的作用。在工程开始施工前，首先通过测量把施工图纸上的建筑物在实地进行放样定位以及测定控制高程，为下一步的施工提供基准。这一步工作非常重要，测量精度要求非常高，关系整个工程质量的成败。假如在这一环节里面出现了差错，那将会造成重大质量事故，带来的经济损失是无法估量。工程测量在基础施工阶段的另外一个重点是基础墙柱钢筋的定位放线，在这一个环节里面，容不得有半点差错。否则将导致严重的质量事故发生。对于结构复杂，面积较大的工程，只有周密、细致的进行测量放线方能保证墙柱插筋质量，避免偏位、移位等情况的发生。
3.2 工程测量在主体结构施工阶段对工程质量的作用。在主体结构施工阶段，工程测量对于工程质量的影响主要有以下几个方面：墙柱平面放线、建筑物垂直度控制、主体标高控制、楼板、线条、构件的平整度控制等。其中墙柱平面放线的精确度，直接影响建筑物的总体垂直度，对墙柱钢筋绑扎、模板施工的质量产生严重的影响。所以每次混凝土施工完毕后，第一道工序就是测量放线。通过了测量放线不但能够为下一道工序提供依据，并且能及时发现上一道工序所遗留下来的问题，使得其他专业的施工人员及时处理已经发生的质量问题，避免了问题的累积，最终不出现质量事故。
3.3 工程测量在装饰装修施工阶段对工程质量的作用。这个阶段的测量工作的精度、质量直接影响到该工程的总体质量。
3.4 工程施工及运营期间的变形观测对工程质量的意义。建筑物的沉降观测在施工过程中有着重大的意义，通过观测取得的第一手资料，可以监测建筑物的状态变化和工作情况，在发生不正常现象时，及时分析原因，采取措施，防止重大质量事故的发生。
3.5 工程测量对防治质量通病的积极意义。要预防通病的发生，除了施工人员的主观原因之外，必须为施工人员提供准确的、周到的、详细的测量控制水平线、平面控制线、垂直控制线等。如果测量工作方面出了问题，势必会引起施工质量问题的发生。我们在施工中只要把测量工作做好，对防治质量通病就起到非常积极的作用。
4. 工程测量质量控制的方法
4.1 测量复核制的基本要求。
（1）执行有关测量技术规范和标准，按照规范要求进行测量设计、作业、检查和验收，保证各项成果的精度和可靠性。
（2）测量桩点的交接必须由双方持交桩表在现场核对、交接确认。遗失的桩位应坚持补桩，无桩名的桩位视为废桩，资料与现场不符的应予更正。
（3）用于测量的图纸资料应认真研究复核，必要时应做现场核对，确认无误后，方可使用。抄录已知数据资料，必须核对，两计算人应分别独立查阅抄录，并互相核实。
（4）各种测量的原始记录（含电子记录）必须在现场同步做出，严禁事后补记、补绘。原始资料不允许涂改。不合格时，应按规范要求补测或重测。
（5）测量的作业工作必须有多余观测，并构成闭合检核条件。内页工作应坚持两组独立平行计算并相互校核。
（6）利用已知成果时，必须坚持“先检查、复测，利用”的原则。
（7）重要定位和放样，必须坚持用不同的方法或手段进行复核测量，或换人检查复测无误后才能施工。
（8）一项工程由两个以上单位同时施工时，应联合测量；若不同时施工时，先施工的单位进行整体复测，相关单位复核确认后使用。施工复测时，必须超越管段范围与相邻相关的测量桩点联测，并于有关单位共同确认共同使用的相关桩点和资料。
（9）未经复测的工程不准开工；上一道工序结束，下一道工序未经测量放样，不得继续施工。
4.2 控制网测量复核的周期规定。
（1）冻土地区项目复测周期为每年开工（复工）前。水利工程的设计原测精测网复测必须由公司测量队或由局指委托的有关测量单位施测。
水利工程的设计原测精测网外，平面加密网、水准加密网等工程加密网复测由项目部测量组按测量规范周期要求施测，其复测成果报公司测量队审核。工序各部施工测量复核的周期规定：工序各部施工测量复核应在施工测量过程中进行。
（2）其他工程复测周期为每年度一次。
4.3 测量质量控制运作。
（1）自检和外检：为确保工程质量，各级测量机构必须按测量复核制的基本要求，对各项测量工作实行自检；重要的定位、放样和施工阶段性复核实行第三方检查（测量监理复核检查或上级测量机构的复核检查）。
（2）测量项目抽检：为检查控制测量项目的各项作业是否规范，测量成果的质量与精度是否合格、可靠，实行项目抽检。重点工程的抽检项目由公司测量队负责提出计划，报请公司总工程师批准后实施。抽检采用交叉复核的方法，即采用不同的人员、不同的设备、不同的方法进行交叉复核，以便及时发现和纠正差错。抽检完成后，应写出书面意见，指导被检单位的工作。对不合格成果应限期改正并提交符合要求的新成果。
5. 结束语
水利工程施工过程中正确无误的测量影响着工程的质量，在工程建设过程中的施工质量管理上起到了非常重要的作用。在实际的施工过程中，我们必须充分认识到测量工作的重要性，科学管理，更好的把测量工作用来为施工质量管理服务，提高质量。
参考文献
[1] 孙金龙，朱士斌.浅谈水利水电施工质量控制[J].四川水利发电2005，（6）.
关键词：TBM;激光导向; 控制测量;贯通测量
Abstract: The whole section roadheader (The tunnel boring machine) TBM as in recent years, both a new underground excavation engineering tunneling technology, underground excavation engineering construction is The development direction, shield construction machine measurement system is a kind of brand-new measurement model, this paper TBM tunnel control survey and laser guided survey system in long tunnel construction process of The organic combination of The thoroughly discussed, with support for constitutive machine more experience accumulated construction measure.
Keywords: TBM; Laser guidance; Control measurement; Breakthrough measurement
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1、概况
随着全断面掘进机在地下开挖工程中的广泛应用，是未来隧洞工程施工技术的发展方向，而盾构机测量系统是附属于TBM全新的测量模式，它表现的形式是如何指导着隧洞掘进，根据大部分工程的经验，洞内基本导线网宜布设交叉闭合双导线，相互间互相校核，将精确的数据传递至盾构机测量系统，为隧洞贯通提供了测量技术的支持。从而保证了工程的顺利实施。
2、洞外与洞内的联系测量
2.1进洞口控制网的布设
根据发包人提供的施工控制网成果，结合地形的实际情况，进行设计、选点、造标，布设两条独立进洞交叉闭合导线。两个独立进洞控制点的定向起始方向为同一方向，进洞口控制网布设成边角交会网。如下图2-1所示
A7和A12为独立的进洞控制点，A8为定向起始方向, JDL1和JDR1为进洞点，A8、A7、A12、JDL1、JDR1就共同构成进洞口控制网。
2.2进洞口控制网的观测
施测过程中严格执行《水利水电工程施工测量规范》SL52―93中测角中误差、三角形闭合差、测距中误差、测回数的相关规定。
观测时，充分考虑外界条件对测角、测距的影响，在日出后或日落前，避开大气透明度差的时段，在外界条件符合观测要求的情况下按略高于三等边角网的精度进行观测。
2.3进洞口控制网的平差
由于进洞控制点是在地面基本控制网的基础上测设的，因此可将地面基本控制点作为已知起算点。为了提高进洞点的精度,为其单独进行测站平差,在进行测站平差时，采用组间联合平差, 联测方向的改正数分配遵照“平均反符号”的原则进行。原理如下:
设两组联测的共同方向ij的观测值分别为i’j’和i’’j’’相应的改正数为v’i,v’j 和v’’i,v’’j
则:
-v’i+v’j+v’’i-v’’j+n=0
其中:n=(j’-i’)-(j’’-i’’) 组成法方程式:4k+n=0
解之:联系数 k=-1/4n
V’i=-k=+1/4n v’j=+k=-1/4n
V’’i=+k=-1/4n v’’j=-k=+1/4n
3、洞内基本导线网的控制
3.1洞内基本导线网的布设
为保证隧洞测量贯通的准确性,洞内基本导线网布设成交叉闭合的双导线， 洞内直线段由两侧布设的对称交叉双导线构成。导线网边长根据仪器等级和洞内观测条件，直线段控制在300～500m。
如下图所示：
1）直线段交叉闭合对称双导线
ACE G IK
BD F H JL
3.2洞内基本导线网控制点的布设
洞内基本导线控制点布置在隧洞轴线两侧洞壁上，距洞底1.5m高的位置。强制对中螺丝的中心即为导线点的平面位置。控制点用钢筋混凝土固定在洞壁上以保证观测台的稳定性。其位置既保证人能够方便观测，又避免洞内其它辅助设施的影响，在观测台底部放置简单实用且为活动的观测者辅助设施，以便观测完毕后移走。在观测台上方的洞壁上设置照明装置和插座。仪器台的简图如图所示
3.3洞内基本导线网控制点的测量方法及传递
洞内基本导线测量采用瑞士徕卡TCA1800全自动全站仪（测角精度 1＂，测距精度1mm+2PPm），在进行洞内基本导线的角度观测中，当方向数为2时，采用左右角观测方法；当方向数多于2时，采用全圆方向观测法，观测6个测回。在进行洞内基本导线的距离观测中，对导线边要进行对向观测，要测量气象元素，并进行气象改正、乘常数和加常数改正以及倾斜改正。在洞内观测过程中,测角和测距要考虑外界条件对精度的影响。由于TBM盾掘进机开挖中,灰尘的流动和气流的不稳定,以及光线的折射都会对观测数据的质量产生整体的不可靠，所以尽量选择视线清晰，气流稳定的状态下进行导线测量。每当基本导线向前延伸一个环节，则计算和检核就要进行一次，检核的内容包括：
1）图形闭合差
w图=[B]-(n-2)*180限差(w图)限 2√nmp
其中: [B]为图形内角和mp一测回测角中误差n左角数
2) 检查两期都进行观测过的新、旧角值之较差Δβ是否超限。
其限差按下式计算：
3)检查新增环节未端导线点的横向点位精度。
推算的导线点i的点位横向较差Δi来检查。点位横向较差的限差可按下式计算
式中 是与导线点i相应的横向中误差的估值，可以根据导线点i的桩号进行计算。
TBM开挖中，测量工作是根据主机机头位置，固定安装的VMT激光导向系统自动引导掘进方向,属于洞内施工导线部分。洞内施工导线是在洞内基本导线测设的基础上,用基本导线对施工导线进行校核，通过一定的纠偏量调整掘进机姿态沿设计轴线前进。在纠偏的过程当中,调整后视方位,避免出现纵向大的偏差,先使掘进方位角平行于设计轴线方向,然后调整一定的角度偏差值使掘进方向缓和的归于设计轴线。在TBM掘进中，由基本导线的坐标系统传递给VMT激光导向系统，并进一步根据隧洞的设计洞轴线指导掘进机方向。洞内施工导线的水平角和距离均应观测2个测回，水平角按左右角观测，左右角之和与360°的较差不大于±3″。洞内施工导线的技术要求按下表的规定：
平均边长（m）
（m） 测角中误差（″）
（″） 测距中误差（mm）
（mm） 左右角之和与360°较差（″）
（″）
300 ±1.8 ±3 ±3
为避免出现任何形式的粗差和精度不等权，每隔2km左右将左右两条导线进行联测，洞内基本导线的计算与检核是随基本导线向前延伸而逐次进行。
3.4洞内基本导线网桩点内业及平差计算
根据《水利水电工程施工测量规范》SL5293以及测量总体设计报告，洞内基本导线网执行三等导线测量限差，水平角：两次照准差4cc，半测回归零差6cc，2C互差9cc，同方向测回差6cc；天顶距：指标互差9cc，测回差9cc，附合或闭合现闭合差±12√（D）。根据据天顶距和斜距计算出测站与镜站平均高程面上的平距，再进行测区平均高程面上边长的归算。使用软件《控制网优化与平差》进行严密平差。验后方差定权，先验测角中误差：1.8″，先验测距中误差公式：A+B*D其中.A=1.37mm，B=-0.23mm/Km。平差后获得：网形及精度统计表、三角形闭合差、导线段闭合差、方向平差成果表、边长平差成果表、点位误差、点间误差及控制点成果表。
4、贯通测量
贯通前，从支洞向下游方向人工开挖50m左右的小导洞，此洞的顶部超过掘进机刀盘中心。
当TBM即将到达小导洞时，从支洞洞口控制点，引测控制点至小导洞内（执行三等导线观测成果）。在小导洞内将控制点引测至主机皮带拖架焊接的固定仪器观测台上，最后传递至VMT激光导向系统，与主洞基本导线点引测数据进行比较，根据偏差调整TBM姿态.
5、结束语：
在最终贯通后：各项误差指标均要符合SL378--2007《水工建筑物地下开挖工程施工规范》中的限差要求，对于目前测量方法的可靠性及精确度，我们还要在以后的工程中多加实践，为今后TBM施工中测量工作奠定了坚实的基础。
编后话：
此文作者现就职辽西北供水工程监理部，任测量监理工程师。本文写在某供水工程（四段）三标段隧洞开挖前，该隧洞采用TBM盾构机施工，隧洞总长18.7，设有一个支洞。作者以此文提出自己的设计与建议，供参建单位参考。
参考文献：1.《水工建筑物地下开挖工程施工规范》SL378―2007；
2.《水利水电工程施工测量规范》SL52―93；
关键词：GPS 控制网；控制测量；异步环；点连式网；水利工程
Abstract: The GPS control net design basic principle, articulated in water conservancy and hydropower engineering control measure in the selection of GPS control network for improve the quality and accuracy, reduce the workload of field observation and is important. Based on the construction of water conservancy and hydropower project layout of GPS control network connecting type, edge, edge points of continuous mixing type control network technology, economy, reliability analysis, obtains the reasonable GPS control network layout scheme.
Key words: GPS control network; control measure; asynchronous ring; point continued type network; water conservancy project
中图分类号：O514.2文献标识码：文章编号：
1 引言
在我国水利水电工程中，应用GPS 测量建立水利水电工程控制网已基本取代了传统的控制网建立方法。与传统方法相比，GPS 控制网不论是在布网方案，还是在平差的数学模型上，都有许多不同之处。因此，在水利水电工程测量中研究如何根据GPS 原理和作业特点制定GPS 控制网的布网方案，对减少外业观测劳动强度、降低建网费用、提高观测质量和成果的精度等具有重大的意义。
2 水利水电工程GPS 控制网设计
GPS 控制网与常规测量控制网不同，它不需要考虑点间通视、相邻边比值以及观测角大小等因素，布网的图形结构灵活性较强。在对GPS 控制网的设计中，水利水电工程中最常用的布网方式是点连式、边连式和边、点混合式。GPS 控制网设计，在严格遵守GPS 测量规范基础上，还应注意以下几个方面：
（1）为提高GPS 控制网的整体相对精度，异步环中相邻较近的点应进行同步观测。
（2）由于随着异步环边数的增加，异步环闭合差的检验能力将逐渐下降。所以，控制网中所有最小异步环的边数一般不要大于6 条。
（3）尽量保证每个测站至少与三条以上的独立基线相连。通过对某中型水电水利工程建设进行施工控制测量，根据《水利水电工程施工测量规范》，该工程的首级控制网选定为三等。通过在施工范围外侧布设控制点，根据所布的控制点组成不同类型的GPS 控制网，对这些控制网分别进行数据采集，内业平差处理，最后得到在不同的GPS 控制网中控制点的坐标和点位精度，通过对这些数据进行分析，得出不同的GPS 控制网精度优劣。
由于GPS 测量分为静态定位模式和实时动态定位模式（RTK），静态定位模式数据处理滞后，无法实时解算出定位结果，而且也无法对观测数据进行检核，这就难以保证观测数据的质量，在实际工作中经常需要返工来重测由于粗差造成的不合格观测成果，降低了工作效率。而实时动态定位模式（RTK）可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。
本次数据采集用的是华测X90 双频接收机三台套的RTK，静态标称精度为±(3+1×10- 6×D)mm，采用三角形形式进行观测，每站的观测时间为60 min，采样间隔为5 s，高度角10°，有效卫星数、PDOP 值均达到观测要求。数据处理时以G001 和G002 为已知点。平差计算使用仪器附带的平差软件。
3 水利水电工程GPS 控制网网形分析
3.1 点连式
点连式是相邻同步图形之间仅有公共点相连的布网方式。这种网形很少形成异步环，图形几何强度也较弱。点连式是水利工程控制网设计中常用的一种方法，其连接作业速度较快，但没有或很少有检核条件，可靠性指标也较低。点连式很少单独使用，
一般作为整个网形的组成部分，网中利用多个同步图形挑选独立边形成异步闭合条件，提高可靠性，同时发挥点连式速度快的特点。
对点连式控制网的平差结果进行统计分析见表1，控制网形见图1，闭合环节点数3；闭合环总数5；同步环总数5；异步环总数0。
表1 平差计算点位精度表A
图1 点连式网示意图
通过对平差成果的分析，这组观测数据质量合格，布设的基线长符合二级标准，平差后最弱边相对中误差勉强达到三等控制网标准，因此技术上可行。从经济上分析，这组控制网需要观测5 个测站，即接收机需要工作5h（不考虑搬站及架设仪器的时间）。完成这组控制测量所需时间短，花费的费用少，经济性高。
从可靠性分析，点连式控制网几何强度比较差，因为当同步闭合环的闭合差较小时，通常只能说明GPS 基线向量的计算合格，并不能说明GPS 边的观测精度高，也不能发现接收的信号受到干扰而产生的某些粗差，所以可靠性不高。
3.2 边连式
边连式是相邻同步图形间有一公共基线连接的布网方式。这种网形一般形成较多闭合条件与复测边，可靠性最高，由于多余观测量多，平差后成果的精度也有所提高。边连式GPS 控制网的精度、可靠性、图形几何强度均优于点连式。在大型水利工程控制网中应用最多。根据不同的地形条件或水利工程需求，边连式GPS 控制网又可分为不同的网形，如在带状地形布设控制网时，可布设成连续向前发展的三角锁或大地四边形锁；在面状地形布设控制网时可布设成中心多边形。
边连式网见图2，闭合环节点数3；闭合环总数25；同步环总数10；异步环总数15。平差成果见表2。
表2 平差计算点位精度表B
图2 边连式网示意图
通过对平差成果的分析，可以看出布设边连式网的精度比点连式高，各项精度指标都符合三等GPS 控制网要求，技术上可行。
从经济上分析，这组控制网需要观测10 个测站，即接收机需要工作10h（不考虑搬站及架设仪器的时间）。完成这组控制测量所需时间长，花费的费用多，经济性低。
从可靠性分析，边连式控制网由于增加了多余观测量，使得该控制网的几何强度和可靠性大大提高。
3.3 边点混合式
边点混连式是相邻同步图形间有一公共点或公共基线连接的布网方式[4]。这种图形兼顾点连式与边连式的优点，效率高，可靠性也较强，多余观测条件较多。边点混合式网是布设大面积水利工程GPS控制网的理想网形，兼顾效率与质量。
边点混连式网见图3，闭合环节点数3；闭合环总数10；同步环总数7；异步环总数3。平差成果见表3。
表2 平差计算点位精度表C
图3 边点混连式网示意图
通过对平差成果的分析，可以看出布设边、点混连式网的精度比点连式和边连式的精度都高，其各项精度指标符合三等GPS控制网要求，因此技术上可行。
从经济上分析，这组控制网需要观测7 个测站，即接收机需要工作7h（不考虑搬站及架设仪器的时间）。完成这组控制测量所需时间适中，花费的费用不多，经济性较好。
从可靠性分析，由于边点混连式网集中了前面两种网形的优点，因此具有更高的几何精度和更高的可靠性强度。
4 结论
通过对以上3 组不同网形数据从技术、经济和可靠性进行对比分析，可以看出点连式GPS 控制网的精度最低，经济性最高，可靠性不高；边连式GPS控制网的精度适中，经济性最低，可靠性适中；边点混连式GPS 控制网的精度最高，经济性适中，可靠性最高。因此这个中型水电水利工程的施工控制网应选择边、点混连式网形，其观测成果可靠，经济效益较高。
参考文献：
[1]李国波，方广杰．GPS 测量控制网网形的优化设计[J]．湘潭师范学院学报（自然科学版），2004，26（3）：12- 14.
[2]林玉祥.控制测量[M].北京：测绘出版社，2009.
变形监测在工程施工中具有重要作用。五家子泵站不仅重视工程运行期间的监测，也重视施工期的变形监测，同时还不能忽略临时监测的重要性和必要性。施工期间变形监测目的之一是监测永久建筑物在施工期间的安全。由于受地质条件及地基碎石桩处理效果的影响，泵站在施工过程中会产生一些变化。为了确保施工安全，为施工提供准确及时的变化信息，便于修正施工参数和施工技术工艺，确保工程质量，泵站施工过程中必须进行变形监测。施工期间变形监测的基本要求是:及时埋设监测基准点、工作基点和监测点、及时观测、及时整理分析资料和及时反馈。泵站监测就是通过测量手段，来了解泵站的平面位移和下沉情况;不仅为泵站安全施工及安全运行提供重要的安全监视手段，而且为调整选定合理的施工时间及综合评价泵站稳定性提供科学信息，是泵站施工测量中的重要环节。
关键词：观测、变形、分析、经验
中图分类号：P171 文献标识码：A 文章编号：
1.概况
引嫩入白工程五家子泵站位于吉林省白城市镇赉县建平乡境内，是引嫩入白供水工程的一部分。泵站工程主要由引渠、前池、挡墙、主泵房、安装间、副厂房、出水池等组成。为保持泵站主要建筑物地基的稳定，增强地基的承载力，设计时地基采用了碎石桩处理方法，为检测碎石桩对地基沉降所起的效果，监理和施工单位对建筑物施工期进行了全程跟踪观测，测量位置为泵站的主要建筑物进口挡墙、主厂房、出口挡墙、门库。
2．观测内容及方法
2．1执行技术标准及相关规定
1）《水利水电施工测量规范》SL52-93，
2）《泵站设计规范》CBL2897-91
3)《混凝土坝安全技术规范》DL/T5178-2003
4）《工程测量规范》GB50026-93
2．2观测仪器的检验
为使沉降观测数值准确，首先对仪器设备进行检查，选用的水准仪型号为PA-128（励精）自动安平水准仪，安平精度0.5″，水准尺选用木制双面水准尺和铝合金塔尺。为避免因运输和使用过程中使仪器的精度降低，每次在沉降观测前都要在现场的固定地点对仪器作进一步的校核，检查仪器i角在精度范围以内才可使用。为降低测尺误差，每次观测都选择同一把尺。
2．3选择观测路线
在现场我们利用了设计部门提供的三等水准点GP11作为高程起算点。由于水准点离工作基坑较远，我们又在基坑东侧埋设了一个工作基点WJ1，由PG11出发按三等水准对WJ1作往返观测，得出工作基点的高程。以后每次观测都由工作基点出发按闭合水准路线将高程引测到基坑下面挡墙上的一个沉降点，每次观测将仪器架设在前池底板中间固定位置，再以此点为后视观测各沉降点，这样可保持前后视距的基本相等，同时也可保持读尺高度的相对稳定，减少水准尺误差造成的影响。
2．4沉降观测方法
每次观测前首先对工作基点进行仔细检查，看有无松动碰撞，然后从GP11水准点对工作基点WJ1进行校核。如与上次高程较差在2mm以内，才可开展后面的沉降观测。在向基坑内转站时，毎站前后视距差不超过2米，十字丝两次读数取平均值，读数读至0.1mm。为减少仪器误差的影响，观测沉降点始终使用同一台仪器，观测人员保持固定，观测路线保持固定，观测水准尺保持固定，观测环境保持固定，避免有风和有雾的天气中进行。
初始观测的准确性极为重要，为保证最初观测值的准确，在对底板沉降点的第一次观测中，监理和施工单位用同一台仪器对每个沉降点轮流观测，然后当场比较，确认两者读数之差不超过0.5mm时取平均值，作为初始观测值。
2．5沉降观测时间
五家子泵站进口挡墙和主厂房底板沉降观测一共进行了6次，由于工程进度的关系和施工期的安排，每个仓号的浇筑时间都不相同，因此监理采用的是哪个部位终凝拆模就对哪个部位进行第一次观测，所有沉降点观测的第一次数值规定为初始值，后四次观测数据都是在同一时间进行的。
2．6观测点的布置
沉降点的布置共分两次进行。
一是前期施工的进口挡墙和主厂房，为了能正确反映出建筑物的沉降变化，我们在2008年10月施工前期当主厂房底板和进口挡墙底板形成之后，便开始对沉降点进行布控。在进口挡墙处一共布置了10个点，左右侧各均匀分布5个点，并使各点靠近施工缝旁。主厂房一共布置15个点，在厂房前端进口5个闸孔中，有4个闸孔底板布置了沉降点。在厂房中轴线水泵旁布置了5个点，厂房底板中间的连接缝旁布置了一个点。在靠近出水口一端集水井5个泵室每个房间布置了1个点，这样就将泵站前期施工的底板每个部位都布置了沉降点，为今后的跟踪观测打好了基础。
二是后期当主厂房建筑物高程达到地面以上时，开始进行回填土然后进行打桩，随后对出口挡墙和闸门库房底板浇筑。在出口挡墙上一共布置了6个点，每侧布置3个点；门库上沿两排轨道共布置了5个点。
3．基础沉降观测数据
结束语
从各部位沉降观测数据可以看出：
进口挡墙和主厂房在施工期随着建筑物的不断升高，沉降数值逐渐增加，一年后基本趋于平稳。
挡墙高低，对沉降量的影响：挡墙高沉降多，挡墙低沉降少。进口挡墙最大沉降3.2cm，最小沉降1.2 cm，小于设计沉降量7.3cm。
挡墙相邻段之间没有发现沉降差，说明沉降均匀。
主厂房闸门孔底板最大沉降4.2 cm，最小沉降3.9 cm。
主厂房水泵层廊道处最大沉降5.1 cm, 最小沉降4.7 cm。
主厂房底板整体沉降平稳，沉降值小于设计沉降量7.9cm。
回填土桩基门库整体沉降8.0 cm。沉降量满足规定的不大于10-15 cm的要求。
水利工程施工期间的沉降观测是整个施工过程中的一项重要工作，必须认真对待，高度重视。它不但能取得建筑物的原始高程记录，还能观察出建筑物的沉降速度和变化规律，这些数据不但能对设计提供的参数进行验证，同时也能检查出地基处理的质量，有了这些数据就能对今后同样条件的地质情况进行充分的论证和设计。
【关键词】水下地形测量；地面/水下三维坐标；回声测深仪 ；测量精度
【Abstract】With the rapid development of engineering industry， engineering surveying deep into the waters of an increasingly wide range. To further understand the underwater topography， we generally achieved by means of a depth sounder. However， many factors affect the underwater topography measurement accuracy. To reduce the impact of errors in the process of underwater topographic survey， we do a brief discussion of the following aspects.
【Key words】Underwater Topographic Survey；Terrestrial / underwater three-dimensional coordinates；Echo sounder；Measurement accuracy
三维坐标（X，Y，Z）是绘制地形图最基本的数据。水下地形测量是地面三维坐标（X，Y，Z1）和水深测量（Z2）相结合而实现的，即（X，Y，Z1+Z2）。水上平面测量可采用全站仪、GPS等常规方法来实现，但在水中采集水下三维坐标的方法相对比较复杂，通常我们采用测深仪来实现。这里主要以回声测深仪为例做以简单分析。
2. 回声测深仪的工作原理：
回声测深仪的工作原理是利用一组发射换能器在水下发射声波，使声波垂直方向在水域介质中传播，等碰到目标后再被反射回来，反射回来的声波被接收换能器接收，根据声波往返的时间和所测水域中声波传播的速度，就可以求得障碍物与换能器之间的距离。然后再由声纳分析员或计算机处理收到的信号，进而确定目标的参数和类型。
3. 回声测深仪的种类：
回声测深仪类型很多，大体可分为记录式和数字式两类。通常都由振荡器、发射换能器、接收换能器、放大器、显示和记录部分所组成。
4.主要影响回声测深仪测量水深的因素
声波在水域中的传播速度，随水域的温度、盐度和水中压强等而变化。在水下地形测量中对传播速度影响最大最常见的表现在水温、风浪、水中杂质、平面采集数据误差及平面测量与水深测量过程中读取数据是否同步误差的影响。
图1西南视角观察图2东南视角观察5. 影响主要因素分析
5.1介质对回声测深仪测量水深的影响。 声音的传播速度与介质的密度成正比。水的密度比空气高约800倍，所以传播速度比空气快的多，而水密度最高的时候在4℃（水分子的特性，使其结冰后膨胀，分子撑开反而密度小，传播速度慢，），因此这个时候4℃传播最快。当然在4℃以上，温度更大时，密度更小传播速度越慢。例如，在常温下，海水中声速的典型值为1500米/秒，如果测得声脉冲在水中往返的时间为3秒，则海水的深度为2250米，即1500*3/2=2250米。由于声波在海水中的传播速度随海水的温度、盐度和压力的变化而变化，所以在常温时海水中的声速的典型值为1500米/秒，淡水中的声速为1450米/秒。在每次使用测深仪之前必须对测深仪做吃水对比试验。首先量取待测区域的水温，在对测深仪做零位和吃水校正后，对水深量化器做声速调整，使工前和工后测的水深结果一致。
5.2水中杂质的影响及注意事项。
5.2.1在一般深水区域，声波常会碰到水中的悬浮物及水中生物，就会反射回接收器，因此就会接收到错误的数据，为绘制地形图提供错误的信息。为了避免此类情况。对于有经验的测绘工作者常采用减慢测船的行进速度、加密收集测点及对收集的数据绘制等高线，对等高线进行分析、点位筛选、或者复测最终达到理想的水下三维坐标数据。下面我们以某工程的水下测量为例来做以简单说明。第一次我们所测的部分数据如表1：
5.2.2对其利用CASS测量绘图软件绘制三角网及等高线，通过三维的不同视角观察如下：西南视角观察如图1：
5.2.3东南视角观察如图2：
5.2.9由此可见目前的出的等高线才合乎等高线的变化规律。
5.3风浪的影响及注意事项。
（1） 一般情况下，我们尽量避免风浪天气对工作区域进行测量水下地形，因为测船在风浪天摇摆不定，船首附近受到水流的冲击影响较大，也容易在换能器底部产生气泡。这样接收器接受的数据不能正确反映测区的水下三维坐标。
（2）如果工期紧迫或者风浪多发区域，我们首先必须对其区域做出判断。根据实际经验及有关资料，测船因风浪造成的摇动大小，取决于风浪的强弱与测船的抗风性能，而测深记录纸上的数据起伏变化可反映出其对测深的影响。起伏不大，则影响不大，如果记录纸出现有0.4～0.5m的锯齿形变化时，实际水面浪高一般将超出其值1～2倍。对20m以下的水深测量，取不同深度测点深度中误差平均值的2√2倍，即为0.4m作为对比较差的限值指标；对大于20m的水深测量，将前述0.4m的限值按20m水深折合成百分比误差，即为0.02×H（m）。其次要把换能器安装在距离船头1/2～1/3的位置；然后在测区建立验潮点及气象监测点。验潮点实际就是在测区范围内的岸边做一水位标尺，多次读取水位数据的同时根据气象监测点读取风速级别，对其进行比较分析，计算出验潮期与无潮期的误差参数，最后在对接收器上读取的数据进行加以改正。这样就可以大大减小风浪对水下地形测量的影响。另外在坡度变化较大的河流区域，如果定位中心与换能器中心偏移较大将导致所测的水深失真，影响成图质量，因此必须进行偏心改正。
6. 结语
水下地形测量是水上平面测量和水中水深测量的相结合，所以影响的因素很多。在实际的测量过程中只要能按照以上的描述加以注意，就能得出理想的测绘数据，然而最关键是绘制地形图的过程中要对原始数据生成的等高线加以分析，再对所测数据进行筛选。主要表现在三维的地形图形中不能出现等高线交叉、直拐、或者非圆滑变化等错误特性。如果筛选后绘制的地形图还存在类是问题，就必须对区域进行重测，直到得出能够实际反应水下地形的三维坐标，最终绘制出合格的地形图。
参考文献
关键词：变形监测 可靠性 方法 精度
中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（a）-0119-02
1 工程概况
那兰水电厂位于云南省红河州金平县境内藤条江下游，为藤条江干流五级开发方案中的最后一级，距金平县城59 km，距昆明478 km。坝址处集水面积2816.1 km2，多年平均流量115 m3/s。枢纽工程于2002年12月开工，2005年12月下闸蓄水，12月31日首台机组投产发电，2006年第二、三台机组相继投产发电，总装机容量150MW，工程总投资85667.28万元。
2 改造的必要性
枢纽区变形监测网点采用施工区视准线工作基点及施工控制网点，经过多年的使用后，已经不能满足大坝等部位变形监测要求。主要原因有：（1）除坝顶视准线工作基点外，其余视准线工作基点埋设位置陡峭，难以通行和使用；（2）视准线工作基点自身的稳定性并没有进行检核，主要原因是视准线工作基点之间通视条件差，无法构成一个可靠的变形监测网对视准线工作基点的稳定性来进行检验；（3）水准基准网没有建立，使大坝垂直位移监测工作基点的高程没有办法进行检核；（4）采用常规方法进行视准线观测，对人员操作仪器技能的要求较高，观测繁琐，目前测绘单位已经普及的先进测量机器人的作用却发挥不出来，造成了资源的浪费。
基于以上原因，有必要对枢纽区变形监测网进行改造，以建立一套较完善的大坝变形监测基准体系和监测方法。
3 改造方案
3.1 大坝变形监测方法改造
大坝变形监测方法从原经纬仪视准线观测法改为极坐标差分法，这样可使用先进的测量机器人提高作业效率。在使用全站仪进行单向变形监测时，测量过程受到了很多误差因素的干扰，例如大气垂直折光、水平折光，气温、气压变化，仪器内部误差等，直接求出这些误差的大小是极其困难的，故采取差分的方法以减弱或消除这些误差，来提高测量的精度。
极坐标测量三维坐标的变化量，需要以下几个观测量进行差分改正。
斜距的差分改正：
（1）
球气差的改正：
（2）
方位角的差分改正：
（3）
综合以上各项差分改正，按极坐标计算公式可准确求的每周期各变形点的三维坐标：
（4）
3.2 监测网设计布置
3.2.1 平面位移监测网
平面位移监测网共由10个点组成。全网由基准点组和工作基点组组成，基准点为Ⅱ01、Ⅱ02、Ⅱ06，工作基点为Ⅱ03～Ⅱ05、Ⅱ07～Ⅱ10。
基准点组由3个点组成，Ⅱ01、Ⅱ02位于监测网的下游部分，距离大坝坝轴线约0.8 km，远离大坝施工区，且点位附近未进行大规模边坡处理，地质条件较好，不受坝推力和库水位压力影响，稳定性较好。Ⅱ06在大坝左岸边坡上，相对稳定，不易被破坏。
工作基点组由7个点组成。其中，Ⅱ03、Ⅱ05、Ⅱ08位于大坝右岸，便于对大坝下游及附近水工建筑物的监测。Ⅱ04、Ⅱ07位于坝轴线两端附近，主要作用是为大坝的坝顶平面位移监测提供工作基点；Ⅱ09位于坝脚，可为监测大坝下游面及两岸边坡的监测提供工作基点；也可为进水口边坡、溢洪道进口边坡的监测提供工作基点。同时，所有的工作基点还可以兼作近坝区的平面位移监测点。
3.2.2 垂直位移监测网
垂直位移监测网的基准点尽量远离施工区和库水位的影响范围。基准点组由3个点（BG01～BG03）组成，选择位于大坝下游约1.4 km处，远离水库，不受库水位变化的影响。其中，BG01作为起算基准点，而BG02、BG03作为校核基准点，3个基点组成闭合环进行相互检核以检定其稳定性。一旦发现某个基准点有位移，就可以通过其他基准点确定新的基准，然后根据自由网的基准变换原理，使前期各次观测的位移量无缝地转换到本次新确定的基准上。由于3个基准点相距不远，无论基准如何变换，对全网的精度几乎没有影响。
3.3 监测网观测实施
3.3.1 平面位移监测网
平面位移监测网首次观测使用带自动目标识别功能的Leica TCA2003全站仪和徕卡圆棱镜进行，仪器标称测角精度±0.5″，边长测量精度±（1mm+1ppm×D）。复测时采用带自动目标识别功能的Leica TM30全站仪和徕卡圆棱镜进行，仪器标称测角精度±0.5″，边长测量精度±（0.6mm+1ppm×D）。
全站仪由机载程序控制进行自动观测，并在观测过程中自动检测各项观测限差，限差超限时还能进行自动重测，大大减轻了人员劳动强度，同时提高了观测精度。
3.3.2 垂直位移监测网
二等水准测量使用Leica电子水准仪DNA03进行观测。仪器在作业前，经过了国家认可的质检机构鉴定合格。水准仪由机载程序控制观测程序，人工进行照准后由仪器自动读数，并自动检测各项观测限差，限差超限时提示重测，大大减轻了人员劳动强度，同时提高了观测精度。
3.4 监测网数据处理和变形分析
3.4.1 监测网平差模型
监测网的特点是：重复观测、精度高、可靠性高。监测控制网经过严格的观测措施，复杂的图形条件检验，粗差探测等，未能发现的粗差或系统误差对点的坐标的影响已经很小，可以看作随机误差，因此监测网的平差函数模型通常采用高斯-马尔柯夫函数模型。
自由网平差分为经典自由网平差、秩亏自由网平差、拟稳平差3种。
设有基准约束条件的高斯―马尔柯夫模型，按附有约束条件的间接平差法得：
（5）
（6）
在VTPV=min的条件下，导得自由网平差模型解的通式：
（7）
（8）
（1）经典自由网。
设网中只有必要的起算数据，如边角网中假设一个点的坐标，此点到另一个点的方位角或边长已知；水准网中已知一个点的高程等，这样有固定基准的网称为经典自由网。按附有限制条件的间接平差法平差时，边角网的d=1，水准网或测角网的d=0，平差函数模型为：
当d=0时，解方程为：
（9）
（10）
按附加条件法进行平差时，G阵形式类似下面将要介绍的拟稳平差的GS阵，只是稳定点的数目等于必要观测数。
（2）秩亏自由网。
设网中无固定的起算数据，而以全网的重心作为基准，当水准网时d=1，当边角网时d=3，当测角网时d=4，此为秩亏自由网。由7、8式导得：
秩亏自由网平差的解为：
（3）自由网拟稳平差。
设网中有部分点是稳定点，另一部分点是非稳定点，稳定点的个数大于必要的起算数据，此时称为拟稳平差，由7、8式导得：
（13）
（14）
3.4.2 平差模型特性
根据自由网平差理论，各种平差方法所得到的结果具有如下的性质特点，在后面进行的统计检验时将用到这些重要性质。
（1）3种平差结果的观测值改正数相同，PVV相同，单位权中误差也相同，即最小二乘解是相同的。
（2）基准改正数之和等于零，经典平差是固定点的坐标改正数为零，秩亏平差是所有点的坐标改正数之和为零，拟稳平差是拟稳点的坐标改正数之和为零。
（3）经典平差中未知数的权阵是非奇异方阵，存在凯利逆，秩亏平差和拟稳平差的未知数的权阵是奇异方阵，秩亏平差法方程系数阵的伪逆是未知数的协因数阵，拟稳平差法方程系数阵的反射逆是未知数的协因数阵。
3.4.3 基准与平差方法的选择
建立变形监测网的目的就是监测点位的变形，变形是在统一基准下才能进行分析判断的，监测网一方面要有很高的精度，很强的可监测性；另一方面又要保证有统一稳定的基准。经典平差的基准是固定基准，秩亏自由网平差的基准是重心基准，拟稳平差的基准是拟稳点重心基准。平差方法的选择也就是基准的选择。
变形监测网建立宜采用经典自由网平差或拟稳平差；小型电站可以采用秩亏自由网平差或经典平差等。
统计检验常用的方法有以下几种：线性假设检验法；稳健迭代权法等。
3.4.4 变形分析方法研究
（1）线性假设法由Koch于1975年提出，是发展较完善的一种统计检验方法，被广泛采用。Pelzer则首先提出通过多期平差所求得的位移量构成统计检验量，从而检验其位移是否显著，称为平均间隙法。本节先简单介绍线性假设法的原理，再推导监测网常用的扩展模型的线性假设法。
根据线性假设检验公式，推求两期观测形变模型位移显著检验公式如下：
（15）
当F
（2）稳健迭代权法。稳健迭代权法，也称为一次范数最小估计，将位移视为模型误差，运用稳健迭代权估计具有较强定位模型误差的能力，将自由网平差中基准变换公式中基准的权阵以稳健迭代权估计法的权函数代替进行迭代计算，以求得较理想的基准。
不同的基准之间位移向量和协因数阵转换见下式
（17）
式中PX是定义参考基准时各参考点的权，由于事先不知道各点的稳定程度，因此很难确定权PX，取PX=diag（1 1 1 1）。
设d是”稳健法”计算的位移向量，Qd是相应的协因数阵，第i点的位移和协因数阵分别为di和Qdi，对于二维网和一维网，构造如下检验统计量，即为单点检验公式：
（18）
3.4.5 那兰电厂变形监测网数据处理
（1）二等水准网平差采用以BG03为固定点的经典平差。
（2）二等边角网平差采用赫尔墨特方差分量估计进行边角权比的计算。初始值计算，采用Ⅱ09作为固定点、Ⅱ09Ⅱ03的方位角作为固定方位对监测网进行经典自由网平差，求得各控制网点坐标。然后，以Ⅱ04作为固定点、Ⅱ04Ⅱ05的方位角作为固定方位对监测网进行经典自由网平差，分别求得整网的两次观测坐标。复测计算，以Ⅱ01作为固定点、Ⅱ01Ⅱ02的方位角作为固定方位对监测网进行经典自由网平差，求得整网的坐标。
（3）变形分析由于本次基准点埋设时基坑开挖基本到了基岩位置，埋设质量较好。采用的旧点也是经过多年稳定后，本次又经过了除险加固、整饰，具有较好的稳定性和实用性。
从变形监测网复测结果看，超过限差的点位仅有II03，位移量为2.4mm，方向是向江边位移。其余点位变化量较小，稳定性也较好，虽然有微弱的变化量，也在误差范围内。
从二等水准网变形监测网复测结果看，超过限差的点位有：II04、II06、II09、II10、BG01、BM02、BM03共7点，且均为沉降，也符合常理。除II06点沉降量略偏大外，其余点位基本稳定，均在合理范围内。
II06点比初始观测时下沉了8.0mm。分析原因可能是由于观测II06点所在位置在边坡上，虽然地质条件较好，但还没有经过一年的稳定周期（旱季和雨季），下沉略大也属于正常现象。为提高精度，下次复测时创造条件采用水准高程联测。
4 结语
经过变形监测网建网、初始观测、复测后比较，从超限点的位移量、沉降量、位移方向以及点位所在位置的地形地貌等特征分析、判定均符合常理。本次监测网改造成果稳定性较好，成果准确可靠，为今后大坝及水工建筑物变形监测奠定了稳定的基准。
参考文献
[1]李青岳，陈永奇.工程测量学[M].北京： 测绘出版社，1995.
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