王海城

河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250

王海城.南水北調工程測量一體化系統(tǒng)實現(xiàn)關鍵技術研究[J].測繪學報，2017,46(9)：1202.

10.11947/j.AGCS.2017.20170172.

WANG Haicheng.The Study of the Key Techniques in the Realization of Integrated Engineering Survey System in South-to-north Water Diversion Project[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2017,46(9):1202. DOI:10.11947/j.AGCS.2017.20170172.

南水北調工程測量一體化系統(tǒng)實現(xiàn)關鍵技術研究

王海城

河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250

南水北調中線工程建設經歷了選線、方案優(yōu)化、施工圖設計、施工、運營管理等多個環(huán)節(jié)，測量工作貫穿于工程建設的全過程。由于各階段涉及的測量內容不同，精度等級各異，采用的儀器設備不一樣。為統(tǒng)一工程測量標準、規(guī)范作業(yè)程序，針對工程實際，對工作中存在的測量關鍵技術問題進行全面研究，并提出解決方案。設計開發(fā)了南水北調工程測量一體化系統(tǒng)，論文研究的主要內容及解決的關鍵問題如下：

(1) 研究了基于TCA2003全站儀的角度和邊長觀測自動化和平面控制網(wǎng)平差技術，實現(xiàn)了平面控制測量內外業(yè)一體化。針對工程中經常遇到的坐標換算和地形圖管理問題，著重研究了二維七參數(shù)坐標轉換和基于橢球變換的高斯投影換算方法以及地形圖分幅與編號方法，建立了一套適用于南水北調工程建設全過程的平面控制、坐標轉換和圖幅查詢管理的解決方案。

(2) 研究了基于光學水準儀觀測的PDA數(shù)據(jù)采集技術和電子水準儀數(shù)據(jù)處理技術，在不提取測站高差情況下，通過測站觀測時間對溫度進行內插，實現(xiàn)了觀測數(shù)據(jù)整理與高差溫度改正的同步計算。采用同構異源測段數(shù)據(jù)匯總，實現(xiàn)對大規(guī)模水準網(wǎng)測段提取、斷點探測和高差兩項改正(正常水準面不平行改正及高程異常改正)的自動處理。在討論水準網(wǎng)平差原理基礎上，研究粗差探測和最小閉合環(huán)的搜索方法。通過分析水準監(jiān)測網(wǎng)穩(wěn)定性檢驗原理，給出了分塊間隙法和t檢驗法檢驗模型，實現(xiàn)了兩期水準網(wǎng)的穩(wěn)定性檢驗。對多種GPS高程擬合的適用性進行研究，采用狄克松和格布拉斯粗差探測探測技術和窮盡法搜索參數(shù)值方法，解決了GPS高程擬合中已知點兼容和多面函數(shù)擬合光滑因子δ難以確定的問題。

(3) 討論了基于線路的圓曲線坐標計算原理，研究了“完整非對稱型”和“非完整非對稱型”的道路中樁坐標計算方法，給出基于直線、圓曲線和緩和曲線三種基本線元的坐標計算模型，解決了南水北調總干渠渠道定線及道路測設中任意復雜線形的坐標計算問題。采用以地塊為單元的征地測量數(shù)據(jù)處理方法，實現(xiàn)地塊的自動分離、分類匯總、自由分割、任意兩界址點的邊長方位量測、報表和宗地圖輸出。

(4) 系統(tǒng)研究了斷面測量及工程量計算一體化流程。提出了基點無關的斷面測量技術，給出由坐標格式向距離-高程格式的轉換方法，以及斷面端點位置判定方法。討論了縱橫斷面設計文件生成原理和斷面法工程量計算原理，推導出實測斷面與設計斷面套合的交點坐標計算模型，建立了一套適用于南水北調工程斷面測量和工程量計算一體化的解決方案。

(5) 分析了灰色GM建模機理，改進了灰色積分參數(shù)c值確定方法，優(yōu)化了Verhulst模型初始值，推導出自適應GM(1,1)灰色模型。針對多次正向累加存在的新舊數(shù)據(jù)權重分配上的不足，討論了二次反向累加GOM(1,1)建模原理，推導出非齊次指數(shù)函數(shù)背景值構造模型，并給出積分參數(shù)c值的確定方法和沉降預測建模策略，為南水北調工程沉降監(jiān)測預報提供了一套完整的解決方案。

(6) 分析了掃描點云應用于變形監(jiān)測的特點，提出了通過格網(wǎng)劃分獲得同名變形監(jiān)測點的思路以及兩期點云間基于最短距離的中位區(qū)取平均值計算變形的方法與步驟，通過室內試驗和南水北調實際試驗研究，驗證了地面三維激光掃描技術在南水北調坡面變形監(jiān)測的可行性。

The Study of the Key Techniques in the Realization of Integrated Engineering Survey System in South-to-north Water Diversion Project

WANG Haicheng

Hebei Research Institute of Investigation & Design of Water Conservancy & Hydropower, Tianjin 300250, China

his doctoral degree from Wuhan University in December 2016, majors in engineering deformation and disaster prediction.

P228

D

1001-1595(2017)09-1202-01

河北省“三三三人才工程”

2017-04-10

王海城(1966—)，男，2016年12月獲武漢大學工學博士學位(指導教師：徐進軍教授)，研究方向為工程形變與災害預報。

E-mail： 13831121780@126.com