GNSS網(wǎng)技術(shù)在辛安泉供水平順支線施工中的應(yīng)用

李殿龍

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

1 概述

辛安泉供水改擴建工程途經(jīng)長治市城區(qū)、長治郊區(qū)、潞城、平順、屯留、長治、壺關(guān)、黎城8個縣（市、區(qū)）。供水改擴建工程由總干線、黎城支線、平順支線、屯留支線和長治支線組成，全線采用管道和隧洞兩種方式輸水，引水線路長156.71 km。工程總占地面積472.7 hm2，土石方挖填總量1544.09萬m3。主要包括輸水線路、泵站、施工臨建、施工道路、棄渣場、管理站、進場道路、輸電線路等。

2 GNSS網(wǎng)技術(shù)簡介

目前，GNSS網(wǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于測量領(lǐng)域，該技術(shù)具有觀測簡便、精度高、速度快、全天候、操作簡便、連續(xù)性、實時性、自動化及受外界干擾小等特點，可運用于測定場地滑坡的三維變形、施工測量、大壩和橋梁水平位移、地面沉降等各種建設(shè)工程項目。

2.1 GNSS網(wǎng)測量精度

本次控制網(wǎng)采用邊連接方式實現(xiàn)GNSS網(wǎng)的擴展與延伸，利用隨機南方測繪GNSS數(shù)據(jù)處理軟件。對當天的數(shù)據(jù)進行初步處理得到基線結(jié)果，并進行復(fù)測基線檢驗、同步環(huán)閉合差檢驗和異步環(huán)閉合差檢驗。

2.2 GNSS網(wǎng)測量精度指標

各類GNSS網(wǎng)的精度設(shè)計主要取決于網(wǎng)的用途，用于全球性地球動力學、地殼形變及國家基本大地測量的GNSS網(wǎng)的精度指標以相鄰點間弦長中誤差或弦長相對中誤差表示。本次GNSS網(wǎng)測量設(shè)計為C級，固定誤差4 mm小于8 mm，比例誤差1 mm小于5 mm，在精度限差以內(nèi)，滿足精度要求。

2.3 GNSS網(wǎng)工程測量誤差處理技術(shù)

在GNSS網(wǎng)的聯(lián)合和平差中，必須對轉(zhuǎn)換參數(shù)進行統(tǒng)計假設(shè)檢驗，選取最顯著的參數(shù)進行最后的網(wǎng)平差，且必須保證約束平差中多個固定位置基準相互兼容。

3 GNSS網(wǎng)點布設(shè)及選埋

該工程主要施工區(qū)域有一級泵站、廠房、壓力管道、引水隧洞、儲水池5個主要區(qū)域。施工測量控制網(wǎng)的布設(shè)主要以這5個控制區(qū)域為控制對象。控制點主要分布在一級泵站、廠房樞紐區(qū)、壓力管道附近山上、引水隧洞進出口及儲水池附近山上?？刂泣c編號平順01~平順15。這些點全部位于施工開挖區(qū)域外，建立在穩(wěn)定、不易破壞且能長期保存的地方。每點至少與其他兩點通視，以便相互檢核。

現(xiàn)場實際選點時根據(jù)設(shè)計點位，結(jié)合測區(qū)的實際情況，選埋在穩(wěn)定堅實的、視野開闊、距離200m以外無線發(fā)射塔、被測衛(wèi)星的地平高度角15°，交通方便、利于施工放樣能長期保存的位置。

3.1 觀測方法

控制網(wǎng)外業(yè)觀測采用6臺索佳SONNOK GNSS雙頻接收機，按照靜態(tài)相對定位方式進行觀測（變連接模式），觀測時段2個，每時段90 min。

GNSS施工測量前依據(jù)測區(qū)的平均經(jīng)緯度和作業(yè)日期編制GNSS衛(wèi)星可見性預(yù)報表，根據(jù)該表進行同步觀測環(huán)圖形設(shè)計及觀測時間設(shè)計，編制作業(yè)計劃進度表。最少觀測衛(wèi)星4顆，采樣間隔30 s，觀測衛(wèi)星截止高度角10°，有效衛(wèi)星數(shù)大于5顆，幾何強度因子小于6，數(shù)據(jù)采樣間隔不大于30 s，坐標和時間系統(tǒng)為WGS-84，UTC。

架設(shè)儀器時要嚴格整平、對中天線定向線應(yīng)指向磁北，定向誤差不大于±5°，開機后應(yīng)輸入點號，天線高量取至天線標志中心，每時段量取2次天線高，兩次較差小于2 mm，取平均值至0.1 mm。

外業(yè)可靠性指標：網(wǎng)點數(shù)15，接收機6，平均重復(fù)測站5.5，總站點數(shù)65，觀測時段數(shù)11，獨立觀測基線12，多余觀測基線36，平均可靠性指標0.82。

3.2 數(shù)據(jù)處理

外業(yè)檢驗：GNSS網(wǎng)基線解算和平差計算均使用Trimble Business Center（2.5）進行基線解算。星歷采用快速精密星歷，所有基線解算結(jié)果為雙差固定解。

經(jīng)檢驗，三等GNSS控制網(wǎng)復(fù)測基線和環(huán)線閉合差較差均滿足《水利水電工程施工測量規(guī)范》相關(guān)精度要求，標明外業(yè)觀測數(shù)據(jù)正確可靠。

各項質(zhì)量檢驗符合要求后，在WGS-84坐標系下進行GNSS網(wǎng)的無約束平差，基線向量的改正數(shù)絕對值均不大于3 σ。

無約束平差通過后在獨立坐標系下進行二位約束平差，根據(jù)工程位置計算變長尺度比，固定一點、一方向進行平差計算。基線向量的改正數(shù)與無約束平差結(jié)果的同名基線相應(yīng)改正數(shù)的較差不大于2 σ。

為了檢驗GNSS控制網(wǎng)的邊長精度，利用GNSS邊長與賓得全站儀測邊進行比較，結(jié)果見表1。

從表1可以看出，GNSS邊長與全站儀測邊最大相差1.0 mm，表明本次平差選用尺度比合理。

控制網(wǎng)最弱（平順11）點位中誤差為±1.9 mm，滿足末級點控制網(wǎng)點相對首級控制網(wǎng)的點位中誤差不大于10 mm的限差要求；最弱相鄰邊邊長平順12~平順13（154.7880m）相對中誤差為1/53782，滿足最弱邊相對中誤差不大于1/80000的限差要求；平均邊長相對中誤差為1/145637，滿足平均邊長相對中誤差不大于1/150000的限差要求；隧洞橫向貫通誤差為±1.1 mm、縱向貫通誤差為±1.3 mm，滿足洞外控制在貫通面的縱橫向誤差不大于±30 mm的限差要求。

表1 GNSS邊長與全站儀測邊比較

4 結(jié)論

山西省辛安泉供水改擴建工程平順支線采用C級GNSS控制網(wǎng)測量，滿足設(shè)計和規(guī)范的各項精度要求及泵站、壓力管道、隧洞進出口放樣要求。