三角测量在水利工程测量中的实例分析

□ 李勇华（黔南州水利水电勘测设计院）

0 引言

随着可持续发展理念的提出，全社会都开始重视水利工程建设。工程测量是水利工程建设过程中最重要的工作形式之一，其测量技术方法的选择非常重要。依据我国有关水利水电工程施工测量相关规范可知，在实际的操作过程中，GPS测量技术的运用在很大程度上提高了水利工程的测量水平。但是，由于GPS测量技术放样精度将直接影响施工质量，因此施工测量必须遵循“由整体到局部”的原则，在实际操作中，要根据主要轴线或施工控制网进行。

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（50m）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。所有测量仪器使用前必须得到监理工程师的批准。

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

表1显示四等边角网测量精度要求。

表1 四等边角网测量精度要求表

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

本工程为防洪排涝及湖塘水系工程，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±5mm/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5mm，测回间较差7mm。

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1.00mm，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2执行方向观测。

表2 方向测角法限差表

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0.50-2.50h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。II级测距仪测边观测结果较差限值如表3。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。

表3 测边精度较差限差（跨河）表

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

光电测距三角高程导线测量的技术要求见表4所示。

表4 光电测距三角高程导线测量的技术要求表

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。

[1]许言科，陈辉.贾鲁河高精度施工控制网的建立[J].科技信息，2010（17）:77-79.

[2]许加东，彭光林.某工程反调节水库施工控制网优化设计[J].测绘标准化，2006（02）:56-57.

[3]周建郑，周光奎.南水北调中线工程施工控制网测量工作的分析[J].测绘科学，2007（06）:39-42.