GPS控制网修复施工组织设计及其关键点.pdf

第 3 9卷 第 4期 2 0 1 6年 4月 测绘 与空间地理信 息 G E OMAT I C S ＆ S P AT I A L i NF OR MA T I O N T E CH NoL oG Y Vo 1 ． 3 9， No． 4 Apr ．，201 6 GP S控 制 网修 复施工组织设计及 其关键点 沈继青 ，桑-fi - l 1 ，祁学斌 ，潘帮文，尹爱明，胡伟平 长江航道测量中心， 湖北 武汉 4 3 0 0 1 0 摘 要 近年 来 ， 先后 开展 了长江 中下游长达 1 6 4 3 k m 范围的 G P S C 、 D级控 制 网点 的修 复工程 ， 面对时 间紧、 埋 石 与观 测工作量 大、 施 工涉及 区域较 长等诸 多问题 ， 采 用分组 平行 进行的施工组 织方式， 在 确保 测量精度 下同时 缩短 了工期， 节约了工程成本， 本文对此经验与创新进行 了总结， 以供参考。 关键 词 G P S控制 网； 修复 ； 施 工组 织 中图分类号 P 2 0 7 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 2 5 8 6 7 2 0 1 6 0 4 0 0 6 0 0 3 Th e M i dd l e a n d Do wn s t r e a m Re a c h e s o f t h e Ya n g t z e Ri v e r D GPS Co n t r o l Ne t wo r k Re p a i r Co n s t r u c t i o n De s i g n I n n o v a t i o n S HE N J i q i n g ， S A N G B a i c h u a n ， Q I X u e b i n ，P A N B a n g w e n ，Y I N A i mi n g ， HU We i p i n g Y a n g t z e R i v e r C h ann e l S u r v e y Ce n t e r ，Wu h a n 4 3 0 0 1 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Ya n g t z e Ri v e r Wa t e r w a y S u r v e y C e n t e r h a s c a r r i e d o u t b y t h e mi d d l e a n d l o we r r e a c h e s o f t h e Ya n gtz e fiv e r r e s t o r a t i o n o f C o r D G P S c o n t r o l n e t wo r k c o n s t r u c t i o n ，f a c e p r e s s e d f o r t i me， l a r g e w o r k v o l u me o n b u rie d s t o n e a n d o b s e r v a t i o n ，a n d t h e c o n s t r u c t i o n i n v o l v e d a r e a i s l o n g e r ，a n d S O o n ma n y i s s u e s ，s u mma r i z e s t h e c o n s t ruc t i o n e x p e rie n c e o f d e s i g n a n d i n n o v a t i o n，for y o u r r e f e r e n c e ． Ke y wo r d s D G P S c o n t r o l n e t wo r k ；r e p a i r ；c o n s t ruc t i o n d e s i g n 0 引 言 1 工程概况与技术难点 长江 干 线 航 道 从 四川 宜 宾 至 江 苏 浏 河 口总 长 2 6 8 7 ． 6 k m， 其 中， 宜 昌至武汉 6 2 3 ． 5 k m为中游河段 ， 武 汉至浏河口 1 0 2 0 ． 1 k m为下游河段⋯。为方便进行航道 测量及相关工程施工， 中下游 已建成较完整的 C、 D级测 量控制 网 ； 受周边区域经济发展和地 区环境影 响， 如 建筑物拆建 、 干线堤防建设 、 固定建筑物废弃等原 因， 造 成大部分 C、 D级控制点毁坏。目前测量控制点 间距超 出 国家规范要求 5～ 1 0 k m ， 水准点密度也达不到标准 要求 ， 丧失作为长江航道测量基 准框架的功能 ， 长江航 道测量 中心承担了 c、 D级 G P S控制网点和高程点的修复 测量任务。对毁坏点进行重建 、 对变动点重测 ， 以保证测 量基础设施在长江干线航道使用的完整性和功能性。 涉及 G P S 控制 网建设施工的文章较多， 而对 G P S控 制 网点的修复施工探讨较少， 总结该修复工程施工组织 经验 ， 结合 G P S控制网点修复及优化关键点进行探讨 ， 以 供参考 此次控制 网点修复工程范 围从宜 昌庙河至江苏浏河 口， 工作内容是修复长江中下游航道被毁坏的 3 3个 C级 点 、 7 6个 D级 G P S控制点及其共 用水准点 ， 包含 G P S静 态观测和水准联测。其 中， 按长江上 、 中、 下里程划分为 宜 昌航道局辖 区 、 武汉航道局 。 辖区、 南京航道局辖 区 。据前期控制点普查报告 ， 具体毁损情况见表 l 。 表 1 长江干线 C、 D级 GP S网点毁损情况 Ta b． 1 Ya n g t z e Ri v e r C。D g r a d e GPS d o t d a ma g e 收稿 日期 2 0 1 5 1 2 0 7 基金项目 交通运输部重大科技专项 2 0 1 3 3 6 4 5 4 8 2 0 0 ； 交通运输部长江航道局 、 长江航道测量中心项 目 2 0 1 3 2 0 ， 2 0 1 2 4 7 资助 作者简介 沈继青 1 9 7 2一 ， 女 ， 湖南浏阳人 ， 工程师 ， 本科学历 ， 主要从事海洋及内河航道测绘技术应用与管理工作。 第4期 沈继青等 G P S控制网修复施工组织设计及其关键点 6 l 工程修复设计 内容主要有两方面 1 根据普查 的控 制网点损坏情况 ， 对完全损坏的控制点重建 ； 对移位的控 制点标石修复； 对毁损严重的区域性损坏则在原点位 附 近重新选点、 组网观测； 对单点毁损在原点位附近重新选 点 、 补测基线， 并对原测基线进行验算 和质量评定后 ， 重 新按原区段组网平差解算 ； 2 对修复的 C 、 D级 G P S网进 行高程设计 ， 按相应等级水准联测修复范 围内控制点高 程。详细内容见表 2 。 表 2 D级测量控制网修复设计内容 Ta b ． 2 D l e v e l me ur e me m c o n t r o l n e t wo r k r e p a i r d e s i g n c o n t e n t 项目 等级 布网形式 工作内容 备注 。级 网。级 G 点重建 。级 网。级 G z点重测 。级联测。级 G 点 联测 C级联测C级 G P S 联 测 C级点 高程 网 三 、 四等 几何水准 点 m 因长江干线的地形 区域特点为狭长型带状 ， 而且江 面宽阔， 施工存在以下困难。1 交通影响 两江之间交通 必须通过 大桥、 轮 渡等。2 环境 恶劣 长江两岸 除城 区 外 ， 多为树木、 芦苇、 沼泽泥地 等； 靠近大面积水域 ， 多路 径效应明显。3 地面多为泥质， 基础较差。据前期控制 网建设经验可知 ， 长江流域两岸多泥质 ， 基岩层较深 ； 控 制网点沉降影响较大 。已有的长江干线 G P S C级控制网 也有部分损坏 ， 施测 时， 可用来联测成 网的高级控 制点 较少 。 D级 G P S网点修复 的起 算数据采用 长江干线航 道 G P S C 、 D级网控制测量成果 ， 对成果进行兼容性检查 ， 并 采用兼容性最好的已知点成果依据求得修复 的 D级 G P S 网点的 WG S一8 4坐标成果 、 1 9 5 4年北京坐标成果、 1 9 8 0 西安坐标成果及 2 0 0 0国家大地坐标成果 。 高程控制资料联测长江干线航道测量二期工程 已有 的三等水准成果 ， 直接从周 围的 E级点上的三等水准引 测至 D级网点上 ， 构成四等附合水准网 ， 得到 四等精度的 高程。 2 施工设计创新 针对工程概况及 施工难 点的进行分析 ， 采用 以下施 工设计 ， 以确保工程在时间紧 、 工程 涉及 的距 离长、 埋石 观测多种复杂任务量的情况下按时保质完成。 2 ． 1 分组作业、 齐头并进 为节约时间， 合理分工， 项 目分三 区段实施 ， 其中， 庙 河至大埠街区段 由宜 昌航道局负责具体实施 ， 大埠街至 上巢湖区段由武汉航道局负责具体 实施 ， 上巢湖至浏河 口区段 由长江航道测量中心第三测绘处负责具体实施 。 在观测实施前进行实地踏勘 ， 确认可 以用来构 网进 行静态观测的 C、 D级控制点的位置坐标。将用来构网的 c、 D级控制点和待修复的控制点展点在图上， 结合考虑 距离、 点距 、 分带等因素 ， 合理安排静态观测的子网。各 作业组根据各 自辖区的情况安排观测的子网 ， 其中 ， 宜昌 航道局区段分为 1 个子网测区 ， 武汉航道局区段分为 4个 子网测区， 南京航道局 区段分为 1 2个子网测 区。本项 目 的典型子网 网形示 意 图如图 1所 示 采用 1个 C级 点 N J 2 4和 3个 D级点 N A S O 1 、 N A S 0 2、 N A 5 0 5施测 2个修复 点 N A 5 0 3 、 N W4 1 3 。 图 1 子 网网形 Fi g ． 1 S u b n e t n e t s h a p e 为保证观测质量， 采用天宝 G P S R 8和 S P S 8 8 2观测 ， 每个子网观测两时段 ， 每时段至少同步观测 6 0 m i n ， 观测 完上一个时段后重新对中 、 整平； 1 5 m i n后 ， 同时开机 ， 进 行第二时段观测。每区段采取江左、 江右各两个观测组 ， 分组作业 的形 式。因为 G P S静态要求数 台仪器 同时进 行 ， 选点 布设 依岸 别 分两 组 同 时进 行， 保 证 工作 同时 进行。 2 ． 2 过渡观测点弥补联测点缺少 在本次控制网点修复 的过程 中， 由于上一级控制网 点 G P S C级控制点的布设与埋 石受地 形环境 等因素影 响 ， c级部分网点损毁 ， 施工设计前对现有的 G P S C、 D级 网控制点进行实地踏勘调查 ， 展点在图上 ， 确定静态观测 的子网 ， 网形不符合规范要求时， 增加过渡观测点。 2 ． 3三方式制作与埋设标石 针对长江干线土质和施工主要在大堤周边进行 ， 标 石埋设采用三种方式进行 现浇土质标 、 现浇岩层标与水 泥地刻标。其中现浇土质标 是选择硬质 土开挖底部基 坑 ， 浇以混凝土 ， 顶部用木框制作。标心以长表面刻有 “ ” 字的不锈钢条 ； 编号、 单位 、 等级、 年代等字 ， 采用 预 制塑胶等线字体在现浇完成时印制， 并用红漆填实。现 浇岩层标是在弱风化或中风化岩石上凿洞， 强风化岩石 上的坑位 ， 按“ 现浇土质标” 深度 ， 花钢岩石采用水泥地刻 标， 标心和表面整饰制作。水 泥地刻标是在城市滨江路、 城市广场 、 江滩公园等有钢筋混凝土堤防的地方， 为保证 环境的协调 、 美观 ， 为 了施工观测快速 正常进行 ， 在水泥 地面采用石刻方式设置点位。嵌人表面刻有“ ” 字的不 锈钢条 ， 并用水泥浆固定 ， 字体采用石刻。对城市景观地 点 ， 请专业石刻人员按标石 面 规格制作大理石“ 标面” ， 并将“ 标面、 标心” 嵌入广场地面。对 于不满足水泥地刻 6 2 测绘与 空间地理信 息 2 0 1 6未 标的地方 ， 优先考虑现浇岩层标； 如果预设点位附近无合 适 的岩石 ， 则选择埋现浇土质标。 2 ． 4针对性联测 长江航道 G P S C、 D级控制 网点 ， 各地方损毁情况不 一 ，有区域是单个控 制点损毁 ， 其周边控制点完好 ； 有 的 区域是大面积损毁 ， 还需要联测高程控制点。针对不 同 的情况 ， 施 工设计 采用 不 同的方 案， 以保证精 度 、 提高 效率。 2 ． 4 ． 1 单点损毁三边联测 对被毁损的 c 、 D级 G P S网点 ， 为了恢复其功能， 与原 C 、 D级网形成整体。根据各 区毁损情况分 区布网， 对 于 单点损毁情况 以三角形为基本 图形 ， 以三边连接方式组 网， 并考虑能与原测基线组 网平差解算。组 网示 意图如 图 2所示 。 o ■ 口 1 | 图 2 单毁损点三边连接示意图 F i g ． 2 S c h e ma ti c d i a g r a m o f s ．mg l e d a ma g e d p o i n t t h r e e s i d e c o n n e c tio n 2 ． 4 ． 2多点损毁四边联测 对于多点损毁 的情况为满足规范观测 的要求对多点 间以三角形或大地 四边形构网进行观测 ， 其示意图如图 3 所示 。 oU■ 口一tt 图 3 多毁 损点 三角边 连接 示意 图 Fi g ． 3 Sc he m a tic dia gr am of th e c o nn e c t i o n of mul t i p l e da m a g ed po i nt s 2 ． 4 ． 3附合水 准高程观测 因 G P S D级控 制 网点 ， 为平 面与高程 控制共用 点。 考虑采用四等高程 网在 国家三等以上水准点 间加 密， 将 所有修复 D级 G P S点全部纳人 四等高程 网。水准测量 时， 由测量二期工程已有沿线的三等水准成果 ， 在修复高 程时 ， 直接从周围的 E级点上 的三等水准引测至 D级网 点上 ， 构成四等附合水准 网， 得到 四等精度 的高程。修复 的四等水准网构示意图如图4所示。 3 结束语 本次施工设计为控制点的修复观测， 不同于常规控 制网点施工 ， 在设计及施工 中遇到 了一些困难也积累 了 许多宝贵的经验。除归纳 以上施工设计 中的创新 ， 还针 图 4 四等附合水准网示意图 F i g ． 4 S c h e ma t i c d i a g r a m of th e f o u r l e v e l n e t wo r k 对施工实际情况总结了以下几点经验 1 前期调研越仔细 ， 施工设计越方便。在本次修复 施工设计前 ， 项 目组各 区域分组负责人 调研 了每一个控 制网点的情况 ， 给施工组织与详细设计 提供 了详尽 的资 料 ， 为顺利完成工程打下了基础 。 2 优化设计必不可少。因 G P s控制网的修复施工设 计不 同于建设设计 ， 不能选择最佳点位布设， 特别在本项 目施工中控制点是沿长江两岸分布 ， 点位布设受限； 再者 原 G P S控制点网形和精度 已定 ， 必须进行观测工作量 的 最佳分配 权分配 ， 因此 ， 零类设计 基准设计 和二类 设计 权设计 是必不可少的。 3 时间紧 、 涉及 区域较大， 宜采用分组 、 分区进行作 业。特别对于 G P S静态观测这种要求同时作业 的工程 ， 分组能有效提高工作效率。 4 制定详细的施工计划与步骤， 有效避免无用工作 ， 以及操作失误。在本次施工组织设计 中要求每一工作组 的施工流程详细到仪器操作步骤 ， 避免人为失误 ， 没有引 起重测。 参 考文献 [ 1 ] 刘敏． 长江干线航道概况 [ E B ／ O L ] ．h t t p ／ ／ w w w ． c j h d j ． t o m．c n ／d e t a i l ／h i s t o r y ／2 01 4 01 ／t 2 01 401 0 6 61 92 3．h t m， 201 40106． [ 2 ] 中国国家 标准化管理 委员会． G B ／ T 1 8 3 1 4 2 0 0 9全 球 定位系统 G P S 测量规范[ s ] ． 北京 中国标准出版 社 。 2 0 0 9 ． [ 3 ] 陈汉莲， 贺武鸣． 长江干线航道 G P S测量控制网建设工 程设计与施工[ J ] ． 水运工程 ， 2 0 0 5 ， 3 7 9 8 5 6 6 1 ． [ 4 ] 张海泉．长江干流航道 C级 G P S控制 网布 网方案和数 据处理的探讨[ J ]． 水运工程， 2 0 0 3 ， 3 4 9 2 4 8 5 0 ． [ 5 ] 张建春．长江干线 D级 G P S控制网的布设和数据处理 [ J ] ． 港工技术 ， 2 0 0 9 ， 4 6 S 1 5 5 5 7 ． [ 6 ] 长江航道局． 长 江中游航行参 考图武汉 一宜 昌[ M] ． 天 津 中国航海 图书出版社 ， 2 0 1 5 ． [ 7 ] 长江航道局． 长江下游航行参考 图[ M] ． 南京 东南大学 出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 8 ] 孔祥元， 郭际明， 刘宗泉． 大地测量学基础[ M] ． 武汉 武 汉大学出版社 ， 2 0 1 1 ． [ 编辑 张曦]