高精度水平位移监测基准网建立方法研究论文_张志文,赖忠良,艾少峰

摘要：卫星定位技术以其优越特点被广泛的应用于工程监测中，水平位移监测前需建立高精度的监测基准网，采用一个坐标方位角和一个边长平差计算的GNSS网可建立高精度的监测基准网，本文结合具体项目通过该方法建立了基准网，分析了计算精度，检查了成果质量，其精度满足规范要求。

关键词：水平位移监测基准网；GNSS测量；全站仪测量

为了保证安全，工程施工期和运营管理期都需要进行变形监测工作，开展水平位移监测前需建立高精度的监测基准网，其基准网的相对精度要求高。随着科技的发展，卫星定位技术具有定位精度高、点间无需通视、受外界条件影响小、观测效率高等特点，广泛应用在工程监测中，观测数据进行平差计算时，因涉及到高斯投影问题，投影长度变形使得实地两点距离相对精度变得较低，影响水平位移监测精度，建立高精度的水平位移监测基准网是本文研究的重点。

1工程概况

某水利水电枢纽船闸工程位于韶关市下游约12km处，车头村上游约200m处，北江干流第1座梯级枢纽右岸。北江呈近东南向西北流经坝址，形成不对称半覆盖型基岩顺向谷河谷，右岸以冲洪积台地为主，左岸为剥蚀~侵蚀残丘。新建船闸位于枢纽右岸，原为一级阶地，其下游引航道与车头村岸边房屋相接，上游引航道顺穿现有右岸防洪堤与河道相连，地面起伏较大，地面高程42.41m~66.42m。

根据船闸施工期监测要求和规范要求，拟在施工区周边布置二等水平位移和二等竖向位移监测基准网，其中水平位移监测基准网是监测枢纽建筑物水平位移的基本网，将作为施工期扩展同级网或加密低级网，以及检测工作基点稳定性的依据。监测网覆盖枢纽工程的主要建筑物和构筑物，网点要求稳定、可靠、精确度高、经济合理、便于监测和扩展网形，不受土建施工的影响。

2技术路线

2.1控制网设计

根据现场施工情况和周边地形条件，计划布置7个水平位移监测基准点，编号为D01、D02、D03、D04、D05、D06、D07，基准点全部埋设成强制观测墩，布置在稳定可靠、利于长久保存、视野空旷的地方，相互之间尽量通视，采用GNSS静态测量结合三角测量方法，控制网设计成空间三角形，采用边连式，以增加网的强度和可靠性，点位分布情况见下图。

2.2观测

在确定控制网网型的同时，必须考虑观测方案，两者结合进行优化设计，最终确定观测方法：

（1）采用四台Leica GS15接收机进行基准网观测，数据采样间隔设置成30s，卫星高度角设置成15°，每点观测不低于2时段，每时段观测120min，有效观测卫星数不少于6颗，同步观测卫星数不少于4颗；

（2）将已知设计坐标控制点引测至GNSS控制网中，可计算出基准点的坐标；

（3）准确量取接收机仪器高，填写GNSS观测原始记录表，绘制点位略图，对点位及四周情况进行拍照；

图1：基准点分布图

（4）采用高精度全站仪Leica TS60观测控制点D01和D07之间的边长和竖直角，边长和竖直角往返观测各4测回，记录观测时温度、气压，对边长进行气象改正、加乘常数改正，并将边长投影在施工高程面上，计算出D01~D07平距，作为平差计算基准边。

观测结束后经统计，共观测6个时段，形成15条重复基线、24个同步环、200个异步环。

2.3GNSS网平差

GNSS网平差思路：首先将控制网与已知设计坐标控制点进行联测，平差出基准点的初始坐标；然后利用首次平差计算出的D01的坐标、D01~D07坐标方位角和全站仪测量计算出的D01~D07平距，再次对GNSS基准网进行平差计算，获得基准点的最终坐标。

本工程GNSS网采用随机数据处理软件进行基线解算和平差计算，星历文件采用从IGS网站上下载的精密星历文件，平差时认真对有关条件进行了检核，经检查各项精度均满足规范要求。GNSS网平差精度统计及环闭合差统计见下表。

表1 GNSS控制网精度统计表

由上表可知，控制网各限差满足规范要求，经统计，同步环和异步环各分量闭合差同时满足了规范要求，控制网平差结果成果可靠。

3成果检查

为了保证控制成果的可靠性，检查工作实行二级检查一级验收，从作业方案设计、仪器设备、各工序工作开展情况、各项资料记录、计算成果进行了全面检查，对发现的问题及时进行处理和改正，从而使成果质量得到保证。水平位移监测基准网平差结束后，利用TS60全站仪对平面控制成果资料进行了检查，检查结果见下表所示。

表3 全站仪检边精度表

由以上分析可见，此控制网的平差结果符合规范要求。

4总结

本项目采用GNSS静态测量结合三角测量方法建立了高精度的水平位移监测基准网，该方法需将基准点与设计起算坐标进行联测，获得基准点的初始坐标，确定起算方位角；在选取起算边时，需尽量选取通视的长边，边长需经过改正归化成平距后作为起算边；最后利用起算坐标方位角和起算边长平差计算整个GNSS网，其精度高，可满足规范要求，为以后类似工程提供了一定经验。

参考文献：

[1]张永，郭万里，卢彦升.GPS在云南鲁基厂水电站高等级控制网中的应用[J].人民珠江.2008，29（1）：68-70.

[2]JTS 131-2012，水运工程测量规范[S].

作者简介：

张志文（1991-），男，助理工程师，主要从事大地测量、工程测量、工程监测等项目的生产与管理工作。

论文作者:张志文,赖忠良,艾少峰

论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期

论文发表时间:2020/4/2

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