浅谈大型跨流域调水工程RTK测量技术要点

发表时间:2021/5/10   来源:《建筑科技》2021年3月上   作者:彭伟
[导读] 随着工程建设信息化测绘技术的飞跃发展,传统的全站仪测量技术、手工绘图已不适用于当前工程建设,RTK作为新兴的测量技术,目前已经普遍应用于工程建设中。本文结合具体工程案例,利用RTK测量技术对河道工程施工前现状地形和断面进行复核测量,核实前期规划设计工程量,对后续工程建设的稳步推进提供有利数据支撑。

上海市岩土工程检测中心  彭伟

摘要: 随着工程建设信息化测绘技术的飞跃发展,传统的全站仪测量技术、手工绘图已不适用于当前工程建设,RTK作为新兴的测量技术,目前已经普遍应用于工程建设中。本文结合具体工程案例,利用RTK测量技术对河道工程施工前现状地形和断面进行复核测量,核实前期规划设计工程量,对后续工程建设的稳步推进提供有利数据支撑。
关键词: 河道;断面;测量
        0引言
        水土保持是生态文明建设的重要内容,要以生态文明时代的理念、指导思想、 目标为指导,创新体制机制,创造新的业绩,为保护和改善生态环境、加快生态文明建设、推动经济社会持续健康发展提 供重要支撑。在以改善生态环境为目的的基础上,随着国家对环保的重视程度增加,在环保生态领域投入的金额越来越多,其中河道治理工程已经在各个地方兴起,为我国可持续发展提供了保障和基础。河道治理工程前期工作主要的河断面测量,为后续河道治理工程的规划设计及施工提供了原始数据,本文针对于施工前期的地形现状以及断面复核,主要结合具体河道治理工程对前期河道横断面测量进行技术要点分析。
        1.工程概况
        引江济淮工程为我国重点河道治理工程,主要满足城乡供水及航运为主,同时能够为周边生产提供灌溉作用,结合灌溉补水和改善巢湖及淮河水生态环境等综合利用的大型跨流域调水工程。该河道输水干线长723km(其中安徽段587.4km),引江流量300m3/s,入淮流量280m3/s。
        引江济巢段菜巢线C003-1(河渠)标河渠工程,为进一步核实工程所在标段红线范围内现状地形及高程数据,针对施工前期范围内河道横断面测量和地形数据复核并计算工程量。确保设计工程量无重大偏差,为后续工程建设的稳步推进提供有利数据支撑。
        2.测量技术要点
        2.1控制基准
        根据工程项目要求,结合设计提供控制网成果资料,本项目控制基准如下:
        中央子午线:117°;
        参考椭球:西安80参考椭球;
        长半轴:6378140.0;
        扁率:298.257;
        平面控制基准:采用1980西安坐标系;
        高程控制基准:采用1985国家高程系。
        转换参数根据委托方提供CZ13、CH14、CH15、CH16四等控制点成果资料自求转换参数,采用单基站RTK测量方式实施,数据传输采用外置高频电台。RTK基准站架设在安庆市桐城锦湖星城小区9号建筑物18层楼顶,基准站的卫星截止高度角大于10°。测量工作开展前对转换参数的精度进行验证,检测平面较差不大于50mm,高程较差不大于60mm。
RTK设备:


图1 RTK测量设备
        业主提供控制点点位及基站位置分布如下图:

图2 点位分布图
        2.2 图根控制测量
        为满足项目测图需要,在首级控制基础上,加密布设测图图根控制,图根点数目不少于4个/km2;沥青、水泥路上采用长10cm不锈钢测钉作为图根点标识,尽量保证点位通视要求,便于后续测量工作应用。根据相关要求,图根测量采用RTK测量方式,主要包含高程及平面测量,点位偏差不得超过0.1mm。
        2.3.1:2000数字地形图测量
        本项目地形要素复杂,高差较大,带状岸线较长,涉及16公里岸线河道地形测量,河道内地形测量范围为河堤两侧内堤脚线内水域面积,陆域地形测量主要为河道两侧内堤脚线至征地红线范围陆域面积,所以本项目1:2000数字地形图测量采用单基站RTK测图方式实施。
        地形数据采集采用RTK碎部测量全野外人工实地数据采集,作业前对流动站逐一进行测前已知点检核,检核较差符合规范要求后开始实施测量工作,即检测平面较差不大于50mm,高程较差不大于60mm,作业时采用带圆气泡的对中杆架设天线进行测量,保证在流动站卫星数多于5颗并且PDOP值小于6并获得固定解的情况下进行施测,在测量开始时采用正确的设置和选择测量模式,基准参数、转换参数和数据链的通信频率,在测量过程中遇到卫星信号失锁时均进行重新初始化,并在重合点测量检查合格后继续作业。
        河道中及周边毗邻的建筑均需要根据实际形状,对其标高和位置进行测量。每天测量结束前,进行已知点检查。及时转存测量数据至计算机并做好数据备份。数据整理使用南方CASS9.1。
        2.4河道横断面测量
        本项目河道横断面测量根据河道现状水深情况,采用RTK和测深杆进行断面测量,断面方位为自西向东,断面编号按设计起始桩号K38+000逐桩加密50m左右作为横断面编号。断面线的布设原则参照设计断面位置,取设计纵线为断面间距起算依据,第三方测量断面线垂直设计纵线布设,断面间距为50m左右,遇地形变化较大、促淤堤转弯处加密横断面,横断面东西两侧测至征地红线。
测量断面线采用预先规划设定断面位置制作.dxf图形,并导入流动站RTK手部内,外业数据采集根据标定的断面位置实施断面地形数据采集。
        现状河道促淤堤、滩涂及河岸部断面点位采用流动站RTK人员沿标定断面位置实施野外数据采集,水下断面点采用测量船结合测深杆沿标定断面位置实施水下数据采集,船测与人工走测重叠1~2个测点,断面点的密度应能准确反映地形的变化,地形复杂处适当加密测点,高程误差≤0.1m。
        横断面测量数据按不同断面不同分类输入电子表格(.xlsx),经校核无误后,采用专业软件编制成.dwg图形文件。横断面线方向按施测方向表示,断面号及里程应标注在地形图上,注记平行于断面方向线,字头朝上游。
        3内业整理
        3.1资料整理
        测量过程中及测量结束后,及时对测量数据进行检查,以评定测量精度,检查点较差均应满足《水利水电工程测量规范》要求;测图成果采用南方CASS9.1文件数据存储。
        3.2数据处理与图形绘制
        ⑴数据处理
        测量数据按照“四舍五入,奇入偶舍”原则,河道横断面桩号保留1位小数,高程值保留2位小数;地形图图面高程数据小数点后保留1位小数。
        ⑵图形绘制
        ①河道横断面纵向比例尺为1:1000,横向比例尺为1:1000,断面间距50米,断面起终点统一按自西向东的方向进行。
        ②采用南方CASS专业绘图软件,按已知坐标方式绘制断面图,选取“由图面高程点生成”,“采样间距”改为1米“断面图比例”选项中,纵向比例尺为1:1000,横向比例尺为1:1000;“距离标注”选项中,选择数字标注;指定点生成横断面图。然后将实测的断面线按照桩号一一对应,粘贴到设计单位提供的断面图上(注意将河道位置(中心线)与设计位置保持基本一致),为计算土方量做准备。
        ③每个断面图下方标注断面编号+里程桩号,且相应位置均已在平面图上标示出来。
        ④地形图比例尺采用1:2000地形图制图要求进行 。
        3.3土方工程量计算
        本项目土方量计算采用断面法计算工程量,根据断面剖面面积与断面间距计算本项目填挖方量。计算公式如下:
        填挖方量(m3)=断面均面积*断面间距。
        引江济巢段菜巢线C003-1(河渠)标河渠工程测量主要目的是对本项目施工前原地面高程测量,然后结合原地面高程与业主提供设计断面高程数据计算工程土石方量。根据业主提供施工红线范围,完成测绘面积4.83km2;测量横断面总共321个,断面总长96km,采用断面法计算得填挖方量为:合计填方量1673996m3;合计挖方量7306736m3。根据水利水电工程施工测量规范的开挖、填筑工程量计算相关要求,本项目2次独立测量同一区域的开挖工程量和填筑工程量均符合规范要求,同时,测量过程严格执行相关规范、标准,完成了业主要求规定的全部工作,资料齐全,成果可靠,测量资料为工程建设稳步推进提供有利数据支撑。
        4.结束语
        对河道断面测量,采用RTK技术,提高了工作效率和测量精度。当然RTK也有其缺点,主要是受高大建筑物及茂密树林的影响大,在该处测量时,不容易得到固定解,或者得出的数据精度不高。但总的来说,使用RTK进行断面测量依然是一种极具优势的方法。在本工程的测量中,对于宽度大于200m的河道,安排4个人,采用RTK测量时候,平均每个横断面能够在10min内完成,极个别难度大的也不超过 25 min。
        断面测量方法有许多种,随着仪器的发展和测量方法的进步,希望出现更多、更加先进的测量方法。其中RTK技术使用最为广泛,RTK作业自动化、集成化程度高,测绘功能强大而被广泛使用。与传统测量方法相比,具有明显的优势:首先,观测效率高,应用实时动态测量系统,连续采集单点坐标仅需十几秒钟,而且实时解算坐标,观测坐标精度。既减少了多余观测量.又避免了事后发现观测成果不合格返工的现象;其次,布点方式比较灵活,节省费用,在控制测量中,应用实时动态定位技术,各控制点间无须通视,既不需要进行造标,也不需要传统的角测量、导线测量中的连接点及传算点,这极大地降低测量费用和提升工作效率。本研究为后续工作提供了精确的复核整理数据支持,便与后续工作的开展,有着一定的实用价值。此外,本研究的内容可为后续理论研究奠定基础。
参考文献:
[1]乔仰文,赵长胜.GPS 卫星定位原理及其在测绘学中的应用[M]( 第 2 版) .北京: 科学教育出版社,2013.
[2]张冠华.论水利水电工程中GPS-RTK测量技术应用[J].广东科技,2019( 10) : 281-282.
[3]尹景伟.浅谈GPSRTK 技术在水利工程测量中的应用[J].江苏水利,2017( 11) : 32-34.
[4]水利水电规划设计总院水利部.SL197-2013 水利水电工程测量规范( 规划设计阶段) [S].北京: 中国水利水电出版社,2017.

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