摘要：本文叙述了采用固定一点一方位的网平差方法建立陕西省引汉济渭二期工程基础平面控制网及南干线1#隧洞段加密控制测量的数据处理，论述了长距离输水线路平面控制网的建立方法，该案例可为类似工程测量提供参考。
关键词：长距离；输水线路；固定一点一方位；基础平面控制网；加密控制网；建立
Abstract:In this paper, the data processing of the basic plane control network and the southern section of the 1# tunnel section of the South China Sea in the two phase project of Shaanxi Han Ji Wei Wei project is established by using the method of fixing the network with the fixed position of the one point one directions,This paper discusses the method of establishing the control network of long distance water transmission line,This case can provide reference for similar engineering survey.
Key word：long distanceWater lineFixed one point one bearingsBasic plane control networkEncryption control networkestablish
1引言
陕西省引汉济渭二期工程取水口位于周至县马召镇黄池沟（秦岭隧洞出口），隧洞出口设计洞底高程510.00m。其中：南干线长度约176.8km、过渭干线长度约31.6km、渭北西干线长度约29km、渭北东干线长度约103.3km。涉及关中地区西安市周至县、户县、长安区、雁塔区、蓝田县、临潼区、阎良区，杨凌示范区，咸阳市武功县、兴平市、秦都区、渭城区、泾阳县、三原县，渭南市临渭区、华县等16个市县（区）。
2坐标系统的选取
输配水工程线路长,诸如隧洞、倒虹、渡槽等水工建筑物多,对工程的精度和可靠性等要求较高。1980西安坐标系的坐标跨36、37两个3°高斯正形投形带。
为了使测区内投影长度变形值△s为最小，以合理解决国家控制网和规划设计阶段测图控制网的街接问题，同时为了与国土及规划部门进行项目评审采用地形图的坐标系统相一致，需建立一个挂靠在1980西安坐标系坐标系下的独立坐标系统，以便解决上述问题。
3基础平面控制网测量
3.1 建网
以三等GPS控制网作为全线路控制骨架网，统一全线基准。同时应满足后续可行性研究、初步设计、施工图设计阶段以及施工阶段测量在此基础上加密四等GPS控制网起闭的精度和密度要求。
该网由6个国家B级GPS点、6个国家C级GPS点、11个国家等级三角点及本次布设的68个GPS点，以及联测秦岭隧洞出口2个B级GPS点等，共93个点统一组成三等GPS网作为测区基本平面控制网。
GPS测量采用4台Trimble R8双频GPS接收机（5mm+0.5ppm）按照《水利水电工程测量规范》SL197-2013的相关要求进行数据采集。
3.2 数据处理
3.2.1 数据检验
采用Trimble Business Center（TBC）数据处理软件以最优的方法进行基线解算，计算重复基线测量的长度较差、同步环、异步环各坐标分量闭合差及环线全长闭合差，检验结果均符合规范要求。
3.2.2 网平差
（1）使用软件：采用目前国内公认的优秀软件“GPS工程测量网通用平差软件包（简称Cosa GPS V5.20）”进行GPS网的三维约束、二维约束平差，在以上数据基础上进行固定一点一方位的独立网平差。
（2）已知点的不兼容性对比分析及确定：已知点的精度直接影响GPS网精度和可靠性，因此，在正式平差前，首先对拟选用的已知点进行检核和筛选，以保证已知点有足够的精度。痛过对比分析说明，采用B级GPS点作为已知起算点时，精度明显优于一二等三角点作为已知起算点。故以6个B级GPS点1980西安坐标系3°带坐标（带号：36）成果作为已知点进行二维约束平差，获取三等GPS网点的3°带（第36带）坐标成果。
（3）固定一点一方位的独立网平差：以三等GPS网中位于测区中央区域的B级GPS点××××的1980西安坐标系的3°分带（带号：36）坐标数据作为起算点，B级GPS点××××～C级GPS点F×××坐标方位角作为起始方位,B级GPS点××××的经度为中央子午线经度，投影面高程测区平均高程×××m，按固定一点一方位的独立网平差，得到各点在独立坐标系中的坐标。
（4）精度统计。二维约束平差后，最弱点F184，点位中误差1.47cm，最弱边ⅢPN2～NGPS023相对中误差1/189000，优于规范允许限差1/80000。
固定一点一方位的独立网平差后，网中最弱点为1342（华县）、其点位中误差2.77cm，最弱边为ⅢPN2～NGPS023、其方位中误差1.23″、边长中误差0.22cm，相对精度1/152000。相邻点坐标分量相对中误差（ⅢPN34～F184）mdx=1.37cm，mdy=1.00cm，满足规范要求。
3.3 数据分析
（1）1980西安坐标系的3°带（以6个B级GPS点作为已知点）坐标和挂靠在1980西安坐标系下固定一点一方位的独立网坐标进行比较，二者坐标较差小于10m，其测区四周点较差如下表1。说明独立网的坐标成果可以满足展绘1:1万地形图需要。
4加密控制网测量
在该项目初步设计阶段，为了满足南干线1#隧洞段1:1000地形图测量的需要，同时设计人员对原线路进行了调整，基础平面控制网成果资料已不能满足现阶段测量工作的需要，需要在基础平面控制网的基础上进行加密控制测量。
4.1 建网
在各隧洞进出口分别留设3个相互通视的GPS点，与基础平面控制网中的4个已知点B级GPS点1357、1353、IIIPN10及IIIPN12共同构成GPS网，按三等精度进行加密测量。数据采集使用的仪器、作业方法与基础平面控制测量时的作业方法相同，此处不再进行论述。
4.2 数据处理
以基础平面控制网中的4个已知点B级GPS点1357、1353、IIIPN10及IIIPN12的数据作为加密平面控制网的起算数据，进行二维约束平差。在此应注意，在进行二维约束平差前进行三维约束平差时必须进行以下操作：①中央子午线经度与基础平面控制网独立系的中央子午线经度一致（解决高斯投影变形）；②使用的三维约束平差起算数据中的大地高的数据应为大地高减测区投影面高程（解决高程投影变形）。否则，仅在二维约束平差时选取中央子午线经度是无法解决高斯投影变形和高程投影变形的。
平差后，最弱点NGPS023的点位中误差为2.1mm，最弱边为25D3-25D2，相对中误差为1/376000。同时对基础平面控制网和加密控制网中的共同点NGPS022、NGPS023进行比较，比较结果见下表3。
为了保证该数据处理方法的可靠性，笔者利用基础平面控制网测量数据，采用该数据处理方法（在独立坐标系统下，以6个B级GPS点的独立系坐标数据为起算数据）对基础平面控制网的所有控制点进行了重新处理，并与原数据进行了比较，比较结果二者坐标较差△X、△Y均未大于1.0mm。
由网的精度和坐标较差比较可看出，加密控制网的精度和基础控制网的坐标系统是一致的、精度量级也基本一致，这种数据处理结果是可靠的、数据处理方法是可行性的。
5 结论
5.1 对于长距离输水线路测量项目，采用“GPS工程测量网通用平差软件包（简称Cosa GPS V5.20）”，通过选择合适的中央子午线和高程投影面以有效地解决高斯投影和高程投影变形，可建立既满足国家控制网和规划设计阶段测图控制网相互街接，同时也满足与国土及规划部门进行项目评审采用地形图的坐标系统相一致的独立坐标系统。
5.2 在独立坐标系统下进行加密测量时，必须考虑三维约束平差中中央子午线经度、投影面高程与基础面控制网测量时的中央子午线经度、投影面高程一致，只有这样，基础面控制网和加密控制网的系统和精度保持一致。
参考文献
[1]水利水电工程测量规范，SL197—2013.
[2]GPS工程测量网通用平差软件包（CosaGPS V5.20）.
[3]魏二虎，黄劲松，GPS测量操作与数据处理，武汉大学出版社，2004.6
[4]武汉大学测绘学院测量平差学科组，误差理论与测量平差基础，第二版.
[5]孔祥元，郭际明，控制测量学，第三版，武汉大学出版社，2006.10.
[6]全球定位系统（GPS）测量规范，GB/T 18314-2009.
论文作者:张大强
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/14
标签：坐标论文; 测量论文; 高程论文; 平面论文; 精度论文; 基础论文; 坐标系论文; 《基层建设》2017年第7期论文;