南水北调中线配套工程高程控制网的建立

武喜庚

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

南水北调中线配套工程高程控制网的建立

武喜庚

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

阐述了河北省南水北调配套工程高程控制网布设原则、方案设计及水准观测的方法、技术规格、削弱测量误差措施，对高程控制网成果质量进行了综合评定。

配套工程；高程控制网；水准测量；误差；精度

南水北调中线配套工程区域现有国家Ⅰ等水准线路4条，Ⅱ等水准线路39条，Ⅲ等水准线路48条，成果施测年代多为20世纪70、80年代，水准点破坏损毁严重，且存在不均匀沉降，不能满足配套工程建设的需要。必须建立河北省配套工程高程控制网， 使配套工程各分干渠、各市分水管（渠）及调蓄工程高程系统一 致和精度统一，并与总干渠高程系统一致。使配套工程勘测、设计等工作在同一基准下开展工作，具有十分重要的意义。

1 高程控制网布设

1．1 布设原则

南水北调中线总干渠河北省境内共布设33处分水口门，天津干渠布设9处分水口门，向邯郸、邢台、石家庄、保定、廊坊、沧州、衡水共7个市的112个城镇供水；路线长、范围广、建筑物多，配套工程区域绝大部分为平原区，高程精度要求高。为满足工程建设需要，确定了以下布设原则。

（1）高程控制网与平面控制网相适应，沿大型分干渠、各市供水管渠、调蓄工程布设，联测配套工程范围内已有的国家一、二、三等水准点、水文站及水工建筑物附近设立的水准点。

（2）分级布网。既满足工程不同时期建设需要，又经济合理。

（3）配套工程与总干渠工程高程系统一致。

（4）二等附合水准路线长度不超过450km；三等附合水准路线长度不超过100km。结点间距离不超过相应等级水准路线长度的0.7倍，起始点至起始点距离不超过相应等级附合水准路线长度的1.5倍，三等水准支线长度不超过15km。

1.2 高程控制网布设

根据以上原则，采用正常高系统，高程基准采用1985国家高程基准。为满足0.5m测图基本等高距对基本高程控制的精度要求，同时由于国家高程控制点显著不均匀沉降，首先布设二等水准网框架，在此基础上加密三等水准网。

二等水准网沿石津干渠、军齐干渠、南运河，盐山、海兴引水管渠布设，联测高程控制点134个，联测国家一等水准点12个，形成起闭于国家一等水准点的4结点二等水准网，二等路线总长度819.1km。

三等水准网以总干渠中线施工控制网，新布设的配套工程二等水准网，京郑一等水准网为基础，沿其余分干渠、管渠、调蓄工程布设，共布设三等水准网3个，三等附合水准路线20条，闭合环线25条，三等支线1条，总计1682.3km。

1．3 高程控制网起算点的选取

国家一等线水准点作为二等水准网的起算点，共检测3条一等线的12个水准点进行了检测，并对联测的水准点进行了稳定、可靠性分析，选取京郑一等线、津柳一等线水准点作为二等水准网的起算点。

2 水准测量及削弱误差

2.1 仪器选用和检验

（1）仪器选用。用于二、三等水准测量仪器选用DSZ05、DSZ1型自动安平水准仪或数字水准仪，铟瓦合金标尺。采用DINI12数字水准仪2台，Ni007自动安平水准仪4台及铟瓦合金标尺、尺台、笔记本电脑、掌上电脑等辅助设备。

（2）仪器检验。水准仪、水准尺在作业前应由具备检定资格的检定部门检定合格，并在有效使用周期内。作业前依据项目设计书要求对水准仪、水准尺进行检视和检校。

2.2 水准测量记录

二等水准测量采用往返观测；三等水准测量采用单程双转点观测。

水准测量记录有以下3种方式：①二、三等水准采用数字水准仪观测的由仪器本身的记录程序记录，由Dini12电子水准记录数据软件处理，生成标准word文档；②二等水准自动安平水准仪观测的采用HP200掌上计算机记录，记录程序采用《一、二、三等水准记录程序》；③三等水准自动安平水准仪单程双转点观测的采用PDA(HP1717)掌上计算机记录，记录程序采用《水准之星》。

《一、二、三等水准记录程序》、《水准之星》严格按照水准规范执行。

2.3 外业观测误差及采取的措施

在进行水准测量时，会受到各种误差的影响，主要有仪器本身的误差、观测误差、外界条件影响产生的误差。采取措施，消除或消弱各种误差的影响，提高观测质量，从而保证控制网的精度。

观测前对仪器设备进行检视、检校，确保仪器处于良好的工作状态；电子水准仪应仔细检查仪器、测站限差、作业模式等设置，防止出现差错。

采用定观测员、定仪器、定转点尺承的方法，并尽可能沿同一道路进行，以削弱人为因素和仪器设备因素带来的误差。

观测开始前30min将仪器置于露天阴影下，使仪器与外界气温趋于一致，设站时，用遮阳伞遮蔽阳光，迁站时，罩上仪器罩，避免阳光直晒。

作业前，按规范要求检测I角，观测过程中，尽可能使前后视距相等，减少前后视距差累积。

观测时，尺台要提前放稳砸实，尺台数二等观测不少于4个，三等双转点观测不少于6个。

观测在标尺分划线成像清晰而稳定时进行，选择有利的观测时段，有利的气象条件，有利的自然环境，消弱大气折光的影响，提高观测精度。二等水准严格掌握测段的观测时间，同一测段往返测同在上午或下午的测站数与区段总站数的比例不大于30%。

水准路线远离强磁场源，避免强磁场对仪器设备和视线水平产生的影响。

在连续各测站上安置水准仪三脚架时应使其中两脚与水准路线方向平行，而第三脚轮换置于路线方向的左侧和右侧。

自动安平水准仪观测同一测站上一般不进行两次调焦。转动仪器的倾斜螺旋和测微鼓时，其最后旋转方向均为旋进。

每一测段的往返测、左右路线观测，其测站数均为偶数，由往测转向返测时，两标尺互换位置，并重新整置仪器。

3 高程控制网精度评定

3.1 水准测量的精度

3.1.1 测段往返测不符值及偶然中误差

（1）二等水准共有7条水准路线，总测段数154段，往返测不符值小于1/3限差的测段占总测段的79.9%，介于限差1/3～1/2的测段占总测段16.2%，介于限差1/2～1的测段占总测段的3.9%。每1000m水准测量偶然中误差介于±0.47～±0.54mm，满足规范±1.0mm要求。

（2）三等水准合并为11条水准路线，总测段331段，测段左右路线（往返测）不符值小于限差1/3的测段占总测段的97.9%，介于限差1/3～1/2的测段占总测段1.5%，介于限差1/2～1的测段占总测段的0.6%。每1000m水准测量偶然中误差介于±0.31～±0.88mm，满足规范±3.0mm要求。

3.1.2附合路线（环线）闭合差及全中误差

（1）二等水准网共形成4条水准路线，闭合差最大76.7mm，最小8.1mm，均在限差以内。

（2）三等水准共形成附合水准路线20条，闭合环线25条，45条附合（环线）路线闭合差小于限差1/3的38条，占总数的84.5%，介于1/3～1/2限差的6条，占总数的13.3%，介于1/2～1限差的1条，占总数的2.2%。

以25条闭合环线统计每1000m水准高差中，全中误差最大为±2.09mm，满足规范±6.0mm要求。

3.1.3二等水准路线往返测不符值

二等7条水准路线往返测高差不符值最大23.85mm，最小7.24mm，小于1/2限差的水准路线6条，占路线总数85.7%，大于1/2限差小于限差的1条，占路线总数14.3%，满足规范要求。

3．2 高程控制网精度

二等水准网平差后，最弱点高程中误差±25.4mm。三等水准网（附合路线、环线）平差后，精度最低网的最弱点高程中误差±22.37mm。满足0.5m测图基本等高距对基本高程控制的精度要求。

4 结语

河北省南水北调配套工程惠及邯郸、邢台、石家庄、保定、廊坊、沧州、衡水共7个地市。该项目等级高，水准路线复杂，工作量大，通过合理的技术方案设计，采用先进测量技术手段和严谨作业程序及严密的质量控制措施，建立了高精度的基本高程控制网，为河北省南水北调配套工程提供了统一的高程控制基准。同时为水利水电工程高等级水准网的建立积累了经验。

［1］GB 12897—91，国家一、二等水准测量规范[S].

［2］GB 12898—91,国家三、四等水准测量规范[S].

［3］SL 197-97,水利水电工程测量规范[S].

F406.14

B

1672-9900（2010）03-0092-03

2010-06-12

武喜庚（1965-），男（汉族），河北灵寿人，高级工程师，主要从事工程测量工作，（Tel）13931850280。