青岛胶东国际机场控制网的建立及其精度分析

孟庆年，张洪德，王智，胡玉祥，尹相宝

(青岛市勘察测绘研究院，山东 青岛 266032)

1 引 言

胶东国际机场位于青岛胶州市胶东街道，运行等级为最高等级4F级，可起降A380等目前世界上最大的商用客机。胶东国际机场预计共建造独立跑道4条，航站楼面积约 1.05 km2，整个机场占地区域约20多平方千米。为了提高胶东国际机场的辐射能力，胶东国际机场将与青岛轨道交通8号线、14号线等多条地铁线路相连接。机场区域的部分区域土质较差，并且建设时间跨度较长，这也为机场控制点的布设提出了较高要求，在布设的过程中要兼顾点位的均匀分布以及点位的稳定性[1]。平面控制网采用GNSS静态观测，通过与青岛连续运行基准站(QDCORS)进行联测，得到与城市坐标系相符合的坐标成果，这也极大地方便了相关的规划和施工工作[2]。高程控制网采用二等水准，与周边的高等级水准点进行联测。对于小型的工程，可以直接布设控制网，但由于机场面积较大，所以采用分级布网(首级控制网和加密控制网)。加密控制网以首级控制网作为起算，所以在进行加密控制网测量之前要对首级控制网按时进行复测。

2 首级控制网的建立

由于胶东国际机场的占地面积很大，综合考虑施工进度，采用分级布网方式(首级控制网和加密控制网)。首级控制网布设应覆盖整个机场的建设区域，既需要满足后续施工的要求，同时还需要兼顾相关的轨道交通线路等工程，结合现场的实际情况制定相应的观测计划[3～5]。首级平面控制网采用GNSS静态观测的方式，使用6台Trimble 5700双频接收，与4个QDCORS站、3个已知高等级控制点进行联测。首级高程控制网采用二等水准的观测方式，使用高精度水准仪与附近3个高等级水准点进行联测(控制网示意图如图1所示)。

图1 胶东国际机场首级控制网观测示意图

2.1 首级平面控制网的建立

首级控制网新选埋6个点，按照三等GNSS卫星定位测量控制网的标准进行观测，具体观测技术参数如表1所示。

三、四等GNSS卫星定位控制网测量作业技术参数 表1

首级控制网的平面以QDCORS的4个站作为起算，为了检核控制网的精度，同时联测3个已知的高等级控制点，具体流程如图2所示：

胶东国际机场首级平面控制网外业共观测4个时段，每个时段观测4个小时，平均设站数2.7。对基线进行处理得到180条合格基线，计算得到整个控制网的测量中误差为 16.3 mm(限差 25.25 mm)[6，7]。对基线数据进行三维无约束平差和二维约束平差，得到最弱边的数据如表2、表3所示。

三维无约束平差最弱边及其精度 表2

二维约束平差最弱边及其精度 表3

由各项指标可以得到胶东国际机场首级控制网的测量质量较好，各项指标满足规范要求[8]，同时为了增加检核，加测了3个已知点，得到对比结果如表4所示。

控制点坐标较差表 表4

通过上述精度分析表明，胶东国际机场首级平面控制网各项精度指标均达到规范要求，可以作为后续加密控制测量和机场工程测量的平面基准。

2.2 首级高程控制网的建立

首级控制网的高程以新检核的3个高等级水准点作为起算，严格按照二等水准进行观测，共生成3条附和线路(统计如表5所示)，计算得到每千米的高差中数偶然中误差 0.77 mm(限差 1 mm)，各项指标满足规范要求[9]，平差结果可以作为后续加密控制测量和机场工程测量的高程基准。

水准线路闭合差统计表 表5

3 加密控制网的建立

3.1 首级控制网复测

由于胶东国际机场建造时间跨度较长，首级控制网和加密控制网布设时间间隔较长，所以期间应该对首级控制网进行复测，得到对比结果如表6所示：

根据复测结果与首次测量结果对比，可以得到首级控制网点点位稳定，首次测量成果可以作为加密控制网的基准。

3.2 加密平面控制网的建立

根据现场施工条件，加密控制网分两批布设，共选埋新点59个(其中第一批10个、第二批49个)，加密控制点均匀地分布在机场区域。加密平面控制网采用GNSS静态观测的方式，按照四等GNSS卫星定位测量控制网的标准进行观测，具体观测技术参数如表1所示。使用6台Trimble 5700双频接收，与6个首级控制网点进行联测。控制网示意图如图3所示。

图3 胶东国际机场加密控制网平面观测示意图

胶东国际机场加密平面控制网外业共观测27个时段，每个时段观测1个小时，平均设站数2.6。对基线进行处理得到381条合格基线，计算得到整个控制网的测量中误差为 4.85 mm(限差 5.31 mm)。对基线数据进行三维无约束平差和二维约束平差，得到最弱边的数据如表7、表8所示。

三维无约束平差最弱边及其精度 表7

二维约束平差最弱边及其精度 表8

由各项指标可以得到胶东国际机场加密控制网的测量质量较好，各项指标满足规范要求，同时为了检核，以首级控制网其中的4个点作为起算，另外2个点作为检核点，得到对比结果如表9所示。

控制点坐标较差表 表9

通过上述精度分析表明，胶东国际机场加密平面控制网各项精度指标均达到规范要求，可作为机场工程测量的平面基准。

3.3 加密高程控制网的建立

加密控制网的高程以首级高程控制网中的4个点作为起算，严格按照二等水准进行观测(如图4所示)，共生成6条附和线路(统计如表10所示)，计算得到每千米的高差全中误差 1.17 mm(限差 2 mm)，每千米的高差中数偶然中误差 0.77 mm(限差 1 mm)，各项指标满足规范要求，平差结果可以作为机场工程测量的高程基准。

图4 胶东国际机场加密控制网高程观测示意图

水准线路闭合差统计表 表10

续表10

4 总 结

胶东国际机场的占地面积较大，建设时间跨度较长，另外机场的部分区域土质较差，这些因素都对控制网的布设提出了较高要求。胶东国际机场的控制网采用分级布网的方式进行，在首级控制网布设完成和加密控制网开始之前，应对首级控制网及时地进行复测。根据计算的结果，胶东国际机场控制网的精度较高，各项指标符合规范要求。胶东国际机场控制网已经投入使用，为机场的顺利建设提供了稳定可靠的测量基准。同时机场布设的控制点在青岛轨道交通8号线、14号线等工程的控制网以及其他测量工作当中发挥了很大的作用。胶东国际机场作为国内乃至世界范围内的较大型机场，胶东国际机场的控制网布设过程和方法具有较高的参考价值。