冉景淳，嚴(yán)天赦

(1.貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴陽 550002； 2.中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300220)

1 工程概況

興西湖水庫(kù)位于興義市西部方向，壩址地理位置E104°49′33″，N25°6′20″。興西湖水庫(kù)建于1956年，原名鍋底河水庫(kù)，由于該水域位于興義市西部方向，故得名興西湖。1985年以前，以灌溉為主，發(fā)電、防洪為輔。近年來，隨著興義城區(qū)拓展，興西湖的主要功能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘酗嬘盟袋c(diǎn)。測(cè)區(qū)大部分都位于該水庫(kù)的一級(jí)水源保護(hù)區(qū)或二級(jí)水源保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)，因此測(cè)區(qū)大部分樹木茂密，通視條件很差。

2 控制測(cè)量技術(shù)的選擇

由于本工程是對(duì)已建成多年的興西湖水庫(kù)開展安全評(píng)價(jià)工作，考慮到對(duì)原有資料的銜接及后續(xù)工程的開展，決定沿用原有的控制系統(tǒng)的控制點(diǎn)作為本次五等GPS控制網(wǎng)的起算點(diǎn)，并同時(shí)聯(lián)測(cè)了3個(gè)國(guó)家C級(jí)GPS控制點(diǎn)以方便下一步坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。通過現(xiàn)場(chǎng)勘查，找到了VP4，VP5兩個(gè)原有工程坐標(biāo)系的Ⅴ等導(dǎo)線點(diǎn)，且這兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)的四周都長(zhǎng)滿樹木。兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)上空遮蓋范圍大，且這兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)現(xiàn)狀已經(jīng)無法進(jìn)行通視。由于上述情況，無法直接用GPS接收機(jī)觀測(cè)VP4，VP5兩個(gè)點(diǎn)將原有工程坐標(biāo)系統(tǒng)聯(lián)測(cè)出來。傳統(tǒng)的控制測(cè)量方法都需要先進(jìn)行定向(一般是一點(diǎn)一方位)，然后再開始測(cè)量。而現(xiàn)在由于兩個(gè)已知的導(dǎo)線點(diǎn)VP4，VP5無法進(jìn)行通視，因此可采用的定向方法為全站儀自由設(shè)站法[2]和無定向?qū)Ь€測(cè)量[3,7]兩種方法。而全站儀自由設(shè)站法實(shí)際上是一種方向距離的后方交會(huì)，這種后方交會(huì)需要一個(gè)能同時(shí)通視至少兩個(gè)已知點(diǎn)的位置，在該工程項(xiàng)目中，由于樹木遮擋大的原因，而無法找到這樣的位置。因此通過分析后，決定先采用無定向?qū)Ь€測(cè)量方法定向，然后再采用支導(dǎo)線測(cè)量將坐標(biāo)傳遞至空間開闊位置，便于GPS觀測(cè)。其方法是從五等導(dǎo)線點(diǎn)VP4起，經(jīng)B1，B2，B3，B4至VP5形成無定向?qū)Ь€。再?gòu)腂1點(diǎn)設(shè)置儀器、以VP4為后視點(diǎn)施測(cè)支導(dǎo)線聯(lián)測(cè)XG01和XG02兩點(diǎn)，然后再采用GPS控制測(cè)量的方法聯(lián)測(cè)XG01與XG02兩點(diǎn)與國(guó)家控制點(diǎn)的關(guān)系。

3 平面控制系統(tǒng)的測(cè)量

3.1 無定向?qū)Ь€測(cè)量

采用五等導(dǎo)線對(duì)向測(cè)量的方式，由已知點(diǎn)VP4經(jīng)測(cè)站B1，B2，B3，B4至已知點(diǎn)VP5的觀測(cè)后，再假定VP4-B1的方位角為30°,從而依次計(jì)算出B1，B2，B3，B4，VP5的假設(shè)坐標(biāo)。再通過VP5假設(shè)坐標(biāo)與VP4的坐標(biāo)反算出VP4-VP5的假定方位角及VP4-VP5假定邊長(zhǎng)，然后以VP4為基點(diǎn)根據(jù)VP4-VP5真實(shí)方位角與假定方位角之間的差值及假定邊長(zhǎng)與真實(shí)邊長(zhǎng)之間的比率對(duì)該導(dǎo)線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)與縮放，最后根據(jù)旋轉(zhuǎn)后的VP4-B1方位角和縮放后的各邊長(zhǎng)數(shù)據(jù)，重新推算各點(diǎn)的坐標(biāo)。無定向?qū)Ь€測(cè)量的略圖及計(jì)算表見圖1及表1。

圖1 無定向?qū)Ь€測(cè)量線路略圖

表1 VP4-VP5無定向?qū)Ь€邊長(zhǎng)及水平角計(jì)算表

注：工程名稱：興義市興西湖水庫(kù)安全評(píng)價(jià)工程

其中，假設(shè)VP14-B1的方位角為30°，得出VP5假設(shè)的X1=2777353.295,Y1=483596.242。而VP5的真實(shí)X2=2777258.752，Y2=483432.257，由R=S(VP4VP5)/S(VP4VP5)假=1.000085967。Δα=α真-α假=260°08′57″。

由邊長(zhǎng)的相對(duì)中誤差即∣S(VP4VP5)假-S(VP4VP5)∣/S(VP4VP5)=1/11633可作為唯一檢核無定向?qū)Ь€精度成果的指標(biāo)。由于站數(shù)多、邊長(zhǎng)小等原因，總的來說1/11633<1/10000(Ⅴ等導(dǎo)線的最低要求)[5]。基于上面的原因，本次無定向測(cè)量的精度滿足Ⅴ等導(dǎo)線的要求，精度較高。

3.2 支導(dǎo)線測(cè)量

由無定向?qū)Ь€測(cè)量出的已知邊VP4-B1起測(cè)量經(jīng)過B5，……B15傳導(dǎo)至XG01，XG02點(diǎn)結(jié)束，Ⅴ等導(dǎo)線測(cè)量符合相關(guān)的規(guī)范要求。支導(dǎo)線測(cè)量的略圖及計(jì)算表見圖2及表2。

圖2 V等導(dǎo)線測(cè)量線路略圖

表2 導(dǎo)線平面坐標(biāo)計(jì)算表

在計(jì)算測(cè)距邊時(shí)，按規(guī)范要求加入測(cè)距邊的加、乘常數(shù)修正值，其公式為[5]：

ΔDK=RS+C

(1)

其中：R為測(cè)距儀檢定的乘常數(shù)值；C為測(cè)距儀檢定的加常數(shù)值；S為斜距。

經(jīng)過修正后的測(cè)距邊經(jīng)過相關(guān)公式改算為水平距離后，再把它歸算至測(cè)區(qū)平均高程面(該測(cè)區(qū)平均高程面取壩頂和壩底平均值為1 400 m)上，其公式為[5]:

(2)

其中：Hp為測(cè)區(qū)平均高程；Hm為測(cè)距邊兩端點(diǎn)的平均高程；RA為測(cè)距邊所在法截線的曲率半徑；D為平距。

然后，才能進(jìn)行后面的坐標(biāo)計(jì)算。

3.3 GPS測(cè)量聯(lián)測(cè)國(guó)家坐標(biāo)系

根據(jù)水工專業(yè)提出下一階段可能在現(xiàn)有大壩下游新建水庫(kù)大壩的可能性，現(xiàn)階段為便于今后新建大壩(國(guó)家要求新建項(xiàng)目必須使用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系成果)資料銜接和轉(zhuǎn)換，因此用GPS測(cè)量的方式聯(lián)測(cè)XG01，XG02及國(guó)家GPS C級(jí)控制點(diǎn)H605，H606，H626三點(diǎn)，使本工程的獨(dú)立坐標(biāo)系與國(guó)家坐標(biāo)系之間建立轉(zhuǎn)換關(guān)系。具體的GPS計(jì)算在這里不再贅述，現(xiàn)將最終的成果精度羅列如下：

1) 最弱點(diǎn)H606 △X=3.7 mm，△Y=3.6 mm，DZ=5.1 mm 點(diǎn)位中誤差為5.1 mm，均滿足規(guī)范要求。

2) 最弱邊XG02-XG04相對(duì)中誤差為1/310322，滿足規(guī)范1/20000[5-6]要求。

4 結(jié) 語

本次工程中原有獨(dú)立坐標(biāo)系下已知點(diǎn)的聯(lián)測(cè)確屬困難問題。首先是兩個(gè)已知點(diǎn)四周現(xiàn)狀都是十分茂密的樹木，因此無法直接用GPS測(cè)量的方式聯(lián)測(cè)坐標(biāo)傳遞出來。其次是兩個(gè)原本通視的已知點(diǎn)現(xiàn)已無法進(jìn)行通視觀測(cè)。結(jié)合本工程的具體現(xiàn)狀情況，采用GPS測(cè)量與傳統(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量相結(jié)合的方式：首先采用無定向?qū)Ь€測(cè)量解決無法通視觀測(cè)就無法定向的問題，再采用支導(dǎo)線測(cè)量的方式把原獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)傳遞到測(cè)區(qū)及開闊地方，最后用GPS 測(cè)量的方式讓本工程建立的獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)與國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)建立轉(zhuǎn)換關(guān)系。這樣很好地解決了本次工程獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)的建立及與國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)建立轉(zhuǎn)換關(guān)系的問題，希望能為今后類似問題的解決提供一些借鑒。