廣州白云國際機(jī)場場外航煤輸送管道工程測量

馬力，林騰輝，盧榮（廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，廣東廣州 510060）

廣州白云國際機(jī)場場外航煤輸送管道工程測量

馬力?，林騰輝，盧榮
（廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，廣東廣州 510060）

廣州白云國際機(jī)場場外航煤輸送管道工程項(xiàng)目測量任務(wù)是一宗超大型的多測量類型的綜合性項(xiàng)目。本文綜合運(yùn)用E級GPS，三級RTK控制測量，四等水準(zhǔn)，過河水準(zhǔn)測量，帶狀數(shù)字化地形圖測量，線路縱斷面測量，無驗(yàn)潮模式水下地形測量及線路測量等技術(shù)方法，得到 1∶500、1∶2 000帶狀數(shù)字地形圖及縱斷面圖成果。

航煤輸送管道工程；控制測量；CORS；地形圖測繪；縱斷面測量

1 引 言

為滿足廣州地區(qū)航空運(yùn)輸業(yè)發(fā)展及白云機(jī)場業(yè)務(wù)量增長的需求，解決現(xiàn)有航空煤油的供應(yīng)瓶頸、有效降低運(yùn)輸成本和加強(qiáng)航空煤油供應(yīng)保障性，擬建設(shè)廣州白云國際機(jī)場場外航煤輸送管道工程項(xiàng)目（以下簡稱航煤輸送管道），航煤輸送管道全線擬建總長約 93 km。管線全線埋設(shè)地下，大部分為開挖式埋設(shè)，其中經(jīng)過河流、公路、鐵路的地方采用定向鉆穿越施工方法。

考慮到廣州白云國際機(jī)場場外航煤輸送管道工程項(xiàng)目測量任務(wù)是一宗超大型的多測量類型的綜合性項(xiàng)目。本項(xiàng)目需要進(jìn)行E級GPS、四等水準(zhǔn)、三級RTK控制測量，過河水準(zhǔn)測量，線路 1∶2 000帶狀數(shù)字化地形圖測量，復(fù)雜地段及穿（跨）越位置 1∶500數(shù)字化地形圖測量，線路縱斷面測量（包括河道縱斷面測量）。

2 控制測量

2.1 E級GPS控制網(wǎng)

航煤輸送管道工程由于線路較長，部分區(qū)域遠(yuǎn)離廣州市坐標(biāo)系的中央子午線，為了使投影長度變形不大于 2.5 cm/km（相對誤差為1/40000），設(shè)置了東西兩個投影帶，其中西投影帶中央子午線經(jīng)過白云山摩星嶺，東投影采用114°中央子午線［1］。本項(xiàng)目E級GPS控制網(wǎng)共布設(shè)42個點(diǎn)，共聯(lián)測20個四等以上GPS控制點(diǎn)，E級控制網(wǎng)基線數(shù)據(jù)處理軟件采用JAVAD隨機(jī)軟件Pinnacle軟件進(jìn)行解算，將解算出來的基線用同濟(jì)大學(xué)GPS后處理軟件TGPPS for Windows進(jìn)行平差計算。首先在WGS-84坐標(biāo)系下進(jìn)行三維無約束平差計算，然后在廣州坐標(biāo)系下進(jìn)行約束平差，如圖1所示。

圖1　航煤輸送管道工程E級GPS控制網(wǎng)

? 收稿日期:2016—02—23

作者簡介:馬力（1985—），男，工程師，主要從事城市工程測量方面工作。

基金項(xiàng)目：廣州市科技計劃項(xiàng)目（2012Y2-00035；2013Y2-00031）

平差時，以13個起算點(diǎn)的廣州坐標(biāo)系西投影帶坐標(biāo)成果作為約束，進(jìn)行二維約束平差，平差得到該段控制點(diǎn)的廣州西帶坐標(biāo)。在投影帶分界線以東范圍的8 個E級控制點(diǎn)獨(dú)立構(gòu)成東帶E級GPS控制網(wǎng)，采用7個起算點(diǎn)的東投影帶坐標(biāo)進(jìn)行平差計算，輸出東投影帶坐標(biāo)成果，以滿足投影帶分界線以東1∶500地形圖測圖需要。利用東西投影帶公共樣本點(diǎn)的兩套坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了兩投影帶的換帶計算。

E級GPS測量精度如表1所示，東西投影帶樣本點(diǎn)位坐標(biāo)精度如表2所示。

E級GPS精度統(tǒng)計表 表1

東、西投影帶樣本點(diǎn)位坐標(biāo)誤差 表2

2.2 三級CORS RTK

本項(xiàng)目以《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》［2］為依據(jù)，結(jié)合已建立的廣州市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位城市測量服務(wù)綜合系統(tǒng)（GZCORS），共布設(shè)三級CORS RTK控制點(diǎn)54個，共27組，精度情況如表3所示。

GZCORS-RTK檢測精度表 表3

3 高程測量

3.1 四等水準(zhǔn)測量

四等水準(zhǔn)測量儀器采用Leica NA2水準(zhǔn)儀，檢校按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，具體作業(yè)方法按照《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》［3］執(zhí)行。E級GPS點(diǎn)高程及三級RTK點(diǎn)高程均采用GPS測量方式，GPS高程測量工作完成后，對E級控制點(diǎn)及三級RTK分別進(jìn)行10%的四等水準(zhǔn)檢測。利用二、三等水準(zhǔn)點(diǎn)作為已知點(diǎn)，布設(shè)成四等水準(zhǔn)附合線路。檢測較差為30L 。L為附合路線長度，以千米為單位，如表4所示。

四等水準(zhǔn)高程和RTK/GPS靜態(tài)高程對比表 表4

3.2 跨河水準(zhǔn)測量

四等水準(zhǔn)跨河河面大于 100 m需施測跨河水準(zhǔn)測量，其中流溪河、增江三處河面需要進(jìn)行跨河水準(zhǔn)測量?？绾铀疁?zhǔn)測量場地的選定與布設(shè)應(yīng)遵循以下要求:

（1）跨河場地應(yīng)選擇在水面較窄、土質(zhì)堅實(shí)、便于設(shè)站的河段。應(yīng)盡可能有較高的視線高度，安置標(biāo)尺和儀器點(diǎn)應(yīng)盡量等高。

（2）跨河水準(zhǔn)測量的場地，應(yīng)使兩岸儀器及標(biāo)尺點(diǎn)能構(gòu)成平行四邊形、等腰梯形、大地四邊形、“Z”字形或類似圖形，以便保證觀測質(zhì)量。

跨河水準(zhǔn)測量儀器采用WILD N3、DiNi12水準(zhǔn)儀，檢校按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，具體作業(yè)方法按照《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》執(zhí)行?？绾铀疁?zhǔn)測量場地選擇在水面較窄、土質(zhì)堅實(shí)、便于設(shè)站的河段，兩岸儀器及標(biāo)尺點(diǎn)能構(gòu)成平行四邊形。四段跨河水準(zhǔn)測量最大每測回高差中誤差0.45 mm，最大高差中數(shù)中誤差0.23 mm，滿足技術(shù)規(guī)范的要求。

4 地形圖測繪

本項(xiàng)目需要沿管道中線測繪寬度為 120 m、長88.1 km的1∶2 000帶狀地形圖測繪，面積13.4 km2，復(fù)雜地段及穿越位置共15處 1∶500數(shù)字化地形圖測量，如圖2所示。

圖2　1∶2000、1∶500地形圖圖幅接合表

4.1 陸地帶狀地形圖測繪

陸地帶狀地形圖測繪采用免棱鏡全站儀，進(jìn)行圖根導(dǎo)線和細(xì)部測量。圖根導(dǎo)線施測全部采用全站儀和反射棱鏡，外業(yè)觀測時采用電纜連接全站儀傳輸?shù)絇DA存儲器，采用測區(qū)成果處理系統(tǒng)軟件進(jìn)行圖根導(dǎo)線平差計算。航煤輸送管道工程帶狀地形圖繪制基于EPS2008平臺軟件，數(shù)字法測圖的工作過程主要有:數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、外業(yè)連線、數(shù)字化成圖、成果輸出和數(shù)據(jù)管理。

圖3　廣州市規(guī)劃基礎(chǔ)信息化測繪平臺數(shù)據(jù)檢查窗口

如圖3所示，采用廣州市規(guī)劃基礎(chǔ)信息化測繪平臺對地形圖數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查［4］，該平臺提供了外業(yè)數(shù)據(jù)采集記錄、內(nèi)業(yè)平差計算、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、地形圖繪制、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等成套的作業(yè)模塊。通過VBScript腳本批量自動執(zhí)行、對檢查出的錯誤自動定位，并提供自動修復(fù)方法及交互編輯方法，對不符合要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)測量外業(yè)、內(nèi)業(yè)、入庫一體化，成果滿足《廣州市基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)整理工作手冊》的要求［5，6］。

4.2 水下地形圖測繪

除陸地地形測繪外，還有河道，如流溪河、增江等共4處河道需要進(jìn)行水下地形測量，采用GPS與測深儀的有機(jī)組合，基于“GZCORS結(jié)合大地水準(zhǔn)面精化成果”的三維實(shí)時定位技術(shù)在水下地形測量的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)無驗(yàn)潮模式水下地形測量作業(yè)。在無驗(yàn)潮模式水下高程測量作業(yè)前進(jìn)行已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)檢核，測深作業(yè)前、后按規(guī)范要求在測區(qū)對測深儀進(jìn)行現(xiàn)場比對。

在GPS-RTK工作模式下，流動站GPS可測得其天線幾何中心的基準(zhǔn)高程h1，再減去GPS天線到水面的高度h2，即可反算出水面基準(zhǔn)高程。水面基準(zhǔn)高程減去測深儀測得的水深h3，就可得到水底點(diǎn)的基準(zhǔn)高程，故水底點(diǎn)基準(zhǔn)高程可表示為:h=h1-h2-h3［7］。該方法能有效消除波浪、潮汐、水位落差等因素對水底高程的影響。

本項(xiàng)目采用廣州中海達(dá)HD-27型全數(shù)字測深儀進(jìn)行水深測量，在每次測深前后都要利用比測板對測深儀測深數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測。通過調(diào)整聲速，以得到最佳測深效果。測量完成后，再通過布設(shè)測深檢查線進(jìn)行檢查，將測深檢查線與主測深線相交處圖上 1 mm范圍內(nèi)水深點(diǎn)的深度進(jìn)行比對，比對互差要滿足各項(xiàng)精度要求［8］。經(jīng)處理的數(shù)據(jù)文件（?.HTT）可以直接供中海達(dá)海洋成圖軟件調(diào)用，生成水下地形圖。

5 縱斷面測量

縱斷面測量在陸地上可采用全站儀、GZCORS RTK直接測定斷面點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。對于復(fù)雜的水下地形，如岸線邊緣地帶有水草、石頭、木樁、淺灘等的地方，可以采用GPS-RTK定位結(jié)合測桿測深的方法獲得。對于測量船無法到達(dá)的淺灘可采用GPS-RTK步行測深的方式來完成野外數(shù)據(jù)的采集，或者采用全站儀架設(shè)在岸上，人工拿花桿棱鏡采集散點(diǎn)的方式進(jìn)行。圖4給出某測段繪制的縱斷面圖與地形圖的對比情況。本項(xiàng)目斷面測量為管道中線縱斷面測量，具體測量技術(shù)要求如下:

圖4　某測段縱斷面與地形圖對比

（1）斷面點(diǎn)的取舍視現(xiàn)場情況而定，斷面在高低有變化的拐點(diǎn)處均要采集平面坐標(biāo)和高程，以能合理表達(dá)地形變化為原則。局部高差變化小于 0.5 m的溝坎可舍去，斷面點(diǎn)間距不應(yīng)大于圖上 50 mm。

（2）管中線通過河流、水塘、沖溝、溝渠時應(yīng)加密斷面點(diǎn)。

（3）管中線通過河流時，中線兩側(cè) 25 m平行線須要測量水底標(biāo)高，標(biāo)高僅在地形圖上表示，不需要繪制縱斷面圖。

6 結(jié) 論

本項(xiàng)目需要進(jìn)行E級GPS、四等水準(zhǔn)、三級RTK控制測量，過河水準(zhǔn)測量，線路 1∶2 000帶狀數(shù)字化地形圖測量，復(fù)雜地段及穿（跨）越位置 1∶500數(shù)字化地形圖測量，線路縱斷面測量（包括河道縱斷面測量）及線路測量。測量類型多樣，要求相對復(fù)雜，對大型線路測量的控制網(wǎng)布設(shè)、跨帶投影、地形圖測繪等技術(shù)問題具有一定的指導(dǎo)意義。

［1］喻永平.投影長度變形對廣州地鐵21號線線路設(shè)計的影響［J］.測繪通報，2014（1）：77～79.

［2］CJJT73-2010.全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］GBT12898-2009.國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范［S］.

［4］廣州市城市規(guī)劃局.廣州市城市規(guī)劃基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)整理工作手冊（1∶500、1∶1000、1∶2000）［R］.

［5］秦亮軍，劉洋，歐海平等.廣州市基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)建庫及動態(tài)更新［J］.測繪工程，2010，19（5）：44～48.

［6］張鵬程.廣州市基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫建庫及動態(tài)更新關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.城市勘測，2009（6）：11～14.

［7］馬小計，何義斌，趙建虎.無驗(yàn)潮模式下的GPS水下地形測量技術(shù)［J］.測繪科學(xué)，2003，28（2）：29～34.

［8］封振玲，李志剛.數(shù)字測深儀與GPS RTK相結(jié)合進(jìn)行無驗(yàn)潮模式水下地形測量［J］.礦山測量，2006（3）：68～70.

Engineering Survey of Running Piping Outside of Guangzhou Baiyun International Airport

Ma Li，LinTengHui，Lu Rong
（Guangzhou Urban Planning&Design Survey Research Institute，Guangzhou 510060，China）

Engineering survey of running piping outside of Guangzhou Baiyun international airport contains E GPS，ⅢRTK Control survey，fourth-grade leveling，river-crossing leveling，zoster section survey，profile survey and underwater topographic survey with tide-free mode.We obtain some useful conclusions on topographic maps of 1∶500，1∶2000 and section drawings.

engineering of running piping；control survey；cors；topographical survey；profile survey

1672-8262（2016）02-132-04中圖分類號：P258

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