青島膠東國際機場控制網(wǎng)的建立及其精度分析

孟慶年，張洪德，王智，胡玉祥，尹相寶

(青島市勘察測繪研究院，山東 青島 266032)

1 引 言

膠東國際機場位于青島膠州市膠東街道，運行等級為最高等級4F級，可起降A(chǔ)380等目前世界上最大的商用客機。膠東國際機場預計共建造獨立跑道4條，航站樓面積約 1.05 km2，整個機場占地區(qū)域約20多平方千米。為了提高膠東國際機場的輻射能力，膠東國際機場將與青島軌道交通8號線、14號線等多條地鐵線路相連接。機場區(qū)域的部分區(qū)域土質(zhì)較差，并且建設時間跨度較長，這也為機場控制點的布設提出了較高要求，在布設的過程中要兼顧點位的均勻分布以及點位的穩(wěn)定性[1]。平面控制網(wǎng)采用GNSS靜態(tài)觀測，通過與青島連續(xù)運行基準站(QDCORS)進行聯(lián)測，得到與城市坐標系相符合的坐標成果，這也極大地方便了相關(guān)的規(guī)劃和施工工作[2]。高程控制網(wǎng)采用二等水準，與周邊的高等級水準點進行聯(lián)測。對于小型的工程，可以直接布設控制網(wǎng)，但由于機場面積較大，所以采用分級布網(wǎng)(首級控制網(wǎng)和加密控制網(wǎng))。加密控制網(wǎng)以首級控制網(wǎng)作為起算，所以在進行加密控制網(wǎng)測量之前要對首級控制網(wǎng)按時進行復測。

2 首級控制網(wǎng)的建立

由于膠東國際機場的占地面積很大，綜合考慮施工進度，采用分級布網(wǎng)方式(首級控制網(wǎng)和加密控制網(wǎng))。首級控制網(wǎng)布設應覆蓋整個機場的建設區(qū)域，既需要滿足后續(xù)施工的要求，同時還需要兼顧相關(guān)的軌道交通線路等工程，結(jié)合現(xiàn)場的實際情況制定相應的觀測計劃[3～5]。首級平面控制網(wǎng)采用GNSS靜態(tài)觀測的方式，使用6臺Trimble 5700雙頻接收，與4個QDCORS站、3個已知高等級控制點進行聯(lián)測。首級高程控制網(wǎng)采用二等水準的觀測方式，使用高精度水準儀與附近3個高等級水準點進行聯(lián)測(控制網(wǎng)示意圖如圖1所示)。

圖1 膠東國際機場首級控制網(wǎng)觀測示意圖

2.1 首級平面控制網(wǎng)的建立

首級控制網(wǎng)新選埋6個點，按照三等GNSS衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的標準進行觀測，具體觀測技術(shù)參數(shù)如表1所示。

三、四等GNSS衛(wèi)星定位控制網(wǎng)測量作業(yè)技術(shù)參數(shù) 表1

首級控制網(wǎng)的平面以QDCORS的4個站作為起算，為了檢核控制網(wǎng)的精度，同時聯(lián)測3個已知的高等級控制點，具體流程如圖2所示：

膠東國際機場首級平面控制網(wǎng)外業(yè)共觀測4個時段，每個時段觀測4個小時，平均設站數(shù)2.7。對基線進行處理得到180條合格基線，計算得到整個控制網(wǎng)的測量中誤差為 16.3 mm(限差 25.25 mm)[6，7]。對基線數(shù)據(jù)進行三維無約束平差和二維約束平差，得到最弱邊的數(shù)據(jù)如表2、表3所示。

三維無約束平差最弱邊及其精度 表2

二維約束平差最弱邊及其精度 表3

由各項指標可以得到膠東國際機場首級控制網(wǎng)的測量質(zhì)量較好，各項指標滿足規(guī)范要求[8]，同時為了增加檢核，加測了3個已知點，得到對比結(jié)果如表4所示。

控制點坐標較差表 表4

通過上述精度分析表明，膠東國際機場首級平面控制網(wǎng)各項精度指標均達到規(guī)范要求，可以作為后續(xù)加密控制測量和機場工程測量的平面基準。

2.2 首級高程控制網(wǎng)的建立

首級控制網(wǎng)的高程以新檢核的3個高等級水準點作為起算，嚴格按照二等水準進行觀測，共生成3條附和線路(統(tǒng)計如表5所示)，計算得到每千米的高差中數(shù)偶然中誤差 0.77 mm(限差 1 mm)，各項指標滿足規(guī)范要求[9]，平差結(jié)果可以作為后續(xù)加密控制測量和機場工程測量的高程基準。

水準線路閉合差統(tǒng)計表 表5

3 加密控制網(wǎng)的建立

3.1 首級控制網(wǎng)復測

由于膠東國際機場建造時間跨度較長，首級控制網(wǎng)和加密控制網(wǎng)布設時間間隔較長，所以期間應該對首級控制網(wǎng)進行復測，得到對比結(jié)果如表6所示：

根據(jù)復測結(jié)果與首次測量結(jié)果對比，可以得到首級控制網(wǎng)點點位穩(wěn)定，首次測量成果可以作為加密控制網(wǎng)的基準。

3.2 加密平面控制網(wǎng)的建立

根據(jù)現(xiàn)場施工條件，加密控制網(wǎng)分兩批布設，共選埋新點59個(其中第一批10個、第二批49個)，加密控制點均勻地分布在機場區(qū)域。加密平面控制網(wǎng)采用GNSS靜態(tài)觀測的方式，按照四等GNSS衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的標準進行觀測，具體觀測技術(shù)參數(shù)如表1所示。使用6臺Trimble 5700雙頻接收，與6個首級控制網(wǎng)點進行聯(lián)測?？刂凭W(wǎng)示意圖如圖3所示。

圖3 膠東國際機場加密控制網(wǎng)平面觀測示意圖

膠東國際機場加密平面控制網(wǎng)外業(yè)共觀測27個時段，每個時段觀測1個小時，平均設站數(shù)2.6。對基線進行處理得到381條合格基線，計算得到整個控制網(wǎng)的測量中誤差為 4.85 mm(限差 5.31 mm)。對基線數(shù)據(jù)進行三維無約束平差和二維約束平差，得到最弱邊的數(shù)據(jù)如表7、表8所示。

三維無約束平差最弱邊及其精度 表7

二維約束平差最弱邊及其精度 表8

由各項指標可以得到膠東國際機場加密控制網(wǎng)的測量質(zhì)量較好，各項指標滿足規(guī)范要求，同時為了檢核，以首級控制網(wǎng)其中的4個點作為起算，另外2個點作為檢核點，得到對比結(jié)果如表9所示。

控制點坐標較差表 表9

通過上述精度分析表明，膠東國際機場加密平面控制網(wǎng)各項精度指標均達到規(guī)范要求，可作為機場工程測量的平面基準。

3.3 加密高程控制網(wǎng)的建立

加密控制網(wǎng)的高程以首級高程控制網(wǎng)中的4個點作為起算，嚴格按照二等水準進行觀測(如圖4所示)，共生成6條附和線路(統(tǒng)計如表10所示)，計算得到每千米的高差全中誤差 1.17 mm(限差 2 mm)，每千米的高差中數(shù)偶然中誤差 0.77 mm(限差 1 mm)，各項指標滿足規(guī)范要求，平差結(jié)果可以作為機場工程測量的高程基準。

圖4 膠東國際機場加密控制網(wǎng)高程觀測示意圖

水準線路閉合差統(tǒng)計表 表10

續(xù)表10

4 總 結(jié)

膠東國際機場的占地面積較大，建設時間跨度較長，另外機場的部分區(qū)域土質(zhì)較差，這些因素都對控制網(wǎng)的布設提出了較高要求。膠東國際機場的控制網(wǎng)采用分級布網(wǎng)的方式進行，在首級控制網(wǎng)布設完成和加密控制網(wǎng)開始之前，應對首級控制網(wǎng)及時地進行復測。根據(jù)計算的結(jié)果，膠東國際機場控制網(wǎng)的精度較高，各項指標符合規(guī)范要求。膠東國際機場控制網(wǎng)已經(jīng)投入使用，為機場的順利建設提供了穩(wěn)定可靠的測量基準。同時機場布設的控制點在青島軌道交通8號線、14號線等工程的控制網(wǎng)以及其他測量工作當中發(fā)揮了很大的作用。膠東國際機場作為國內(nèi)乃至世界范圍內(nèi)的較大型機場，膠東國際機場的控制網(wǎng)布設過程和方法具有較高的參考價值。