李 野

(遼寧沈陽利鑫土木工程有限公司，遼寧 沈陽 110179)

1 概述

營口市現(xiàn)有地下水監(jiān)測站51處，大多數(shù)分布在山丘區(qū)，小部分分布在平原區(qū)。其中人工觀測站13處，自動監(jiān)測站38處。

根據(jù)《國家地下水監(jiān)測工程(水利部分)遼寧省初步設(shè)計(jì)報告》中建井原則，選取營口市現(xiàn)有地下水自動監(jiān)測站15處作為改建井，新建23處。其中，新建井中大石橋市新建9處、蓋州市新建10處、鲅魚圈區(qū)新建4處；改建井中大石橋市改建6處、蓋州市改建8處、鲅魚圈區(qū)改建1處。

2 引測方法

2.1 測量方式選擇

根據(jù)SL197- 2013《水利水電工程測量規(guī)范》[1]中5.5條規(guī)定，GNSS高程擬合高程測量方式可完成五等、圖根及測站級高程測量；基于大地水準(zhǔn)面精化模型的GNSS高程測量方式可完成四等、五等、圖根及測站級高程測量。GNSS高程測量適用范圍見表1。

表1 GNSS高程測量方法的適用范圍

采用此種測量方式能夠滿足山區(qū)五等高程測量、平原四等高程測量的精度要求。因此，遼寧省采用基于大地水準(zhǔn)面精化模型的GNSS高程測量方式進(jìn)行高程引測及坐標(biāo)測量工作。

2.2 坐標(biāo)系選擇

(1)大地坐標(biāo)系：2000國家大地坐標(biāo)系，采用地理坐標(biāo)，經(jīng)緯度值采用“度”為單位，至少保留7位小數(shù)，采用3度分度帶，中央子午線為123°；

(2)高程基準(zhǔn)采用1985國家高程基準(zhǔn)，高程值m。

2.3 技術(shù)路線

(1)利用遼寧省CORS站網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時動態(tài)網(wǎng)絡(luò)RTK觀測采集監(jiān)測站水準(zhǔn)點(diǎn)、井口中心點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，每次測量前及測量后，均進(jìn)行至少一個同等級或高等級已知點(diǎn)的檢核。使用水準(zhǔn)測量方式測量井口固定點(diǎn)、地面高程，做好觀測現(xiàn)場記錄。

(2)數(shù)據(jù)采集結(jié)束后對測量原始數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性分析，發(fā)現(xiàn)原始不合理數(shù)據(jù)分析原因，重新進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

(3)測量數(shù)據(jù)合理后進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，交由遼寧省測繪地理信息局采用基于大地水準(zhǔn)面精化模型進(jìn)行高程基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。

(4)高程基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)后，抽取部分地下水監(jiān)測站高程測量成果，以水準(zhǔn)測量方式復(fù)核。

(5)對測量成果進(jìn)行精度分析，分析成果精度是否滿足要求。

3 測繪方案及指標(biāo)符合性分析

本次充分利用GNSS測量技術(shù)，采用遼寧省測繪院LNCORS網(wǎng)，以連續(xù)運(yùn)行參考站作為基準(zhǔn)站，使用網(wǎng)絡(luò)RTK測量方式對監(jiān)測站水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行施測，獲得CGCS2000坐標(biāo)及高程，由遼寧省測繪地理信息局通過遼寧區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化模型進(jìn)行高程基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。測量結(jié)束后由監(jiān)測站水準(zhǔn)點(diǎn)引測地面高程、井口固定點(diǎn)高程。

當(dāng)周圍條件不具備GNSS高程測量條件時，使用水準(zhǔn)測量方式引測水準(zhǔn)點(diǎn)高程。

采用水準(zhǔn)測量方式引測地下水監(jiān)測站水準(zhǔn)點(diǎn)高程，達(dá)到GB/T12898- 2009《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》[2]中四等水準(zhǔn)測量精度要求。

3.1 控制測量

3.1.1 LNCORS

LNCORS是利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)[3]，在遼寧建立永久性的衛(wèi)星導(dǎo)航定位連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站，系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和控制中心，利用數(shù)據(jù)通信與系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理中心組成網(wǎng)絡(luò)，共享基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，利用站網(wǎng)管理軟件對基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)資源進(jìn)行處理形成產(chǎn)品和服務(wù)能力，然后向各種用戶發(fā)布不同類型的原始數(shù)據(jù)及RTK差分改正數(shù)據(jù)等。其主要功能是向系統(tǒng)覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶提供各種不同精度的實(shí)時定位服務(wù)。

3.1.2 遼寧區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化模型

遼寧區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化模型是充分利用遼寧省及周邊省份已有國家一、二等天文大地點(diǎn)1907個，三、四等三角點(diǎn)2423個，以國家GNSS連續(xù)運(yùn)行參考站，中國大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、沈陽市CORS站、大連市CORS站，遼寧省省內(nèi)多條國家一等和二等水準(zhǔn)路線和作為聯(lián)測水準(zhǔn)路線起算點(diǎn)的多個基巖點(diǎn)，以及地質(zhì)物探部門在全省大部分區(qū)域已進(jìn)行的1∶20萬重力普查資料，已經(jīng)建成的分辨率為25m的1∶5萬DEM數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)為參考建立完成的。高程測量精度指標(biāo)：城市±5.0cm；平原、丘陵±8.0cm；山區(qū)±15.0cm。

3.2 目標(biāo)點(diǎn)測量

3.2.1 GPS測量

使用天寶R8s雙頻接收機(jī)進(jìn)行測量，新建工程時，選擇坐標(biāo)系統(tǒng)為CGS2000坐標(biāo)系統(tǒng)，采用3度分度帶，中央子午線設(shè)置123°。

測量前均對儀器進(jìn)行初始化，并得到固定解，當(dāng)長時間不能獲得固定解時，斷開通信鏈接，再次進(jìn)行初始化操作直至得到固定解。作業(yè)過程中，如出現(xiàn)衛(wèi)星信號失鎖，重新初始化并經(jīng)重合點(diǎn)測量檢驗(yàn)合格后進(jìn)行測量。

測量時流動站采用三腳架架設(shè)在待測水準(zhǔn)點(diǎn)上對中、整平，每次觀測歷元數(shù)應(yīng)不少于20個，采樣間隔2～5s，每個待測點(diǎn)至少采集3次數(shù)據(jù)。各次測量的平面坐標(biāo)較差不大于4cm，取其平均數(shù)作為采用值。

丈量天線高度，均從天線的三面丈量3次，在三次較差不大于3mm時，取平均值為最后結(jié)果。結(jié)束觀測時，再丈量一次天線高，以作校核。

在觀測過程中，經(jīng)常檢查有效衛(wèi)星的歷元數(shù)是否符合要求，衛(wèi)星數(shù)量是否滿足要求，以保證觀測精度。

高程及坐標(biāo)測量同時進(jìn)行，做好觀測現(xiàn)場記錄并提交電子資料(包括：點(diǎn)號、點(diǎn)名、起始時間、設(shè)備商及型號、天線高、量取方式及類型)。每次測量結(jié)束后立刻將手薄中數(shù)據(jù)按要求格式統(tǒng)一輸入至計(jì)算機(jī)中備份，防止數(shù)據(jù)丟失。

每次測量前及測量后，均應(yīng)進(jìn)行至少一個同等級或高等級已知點(diǎn)的檢核，高程較差不大于10.0cm。本次測量38處監(jiān)測站全部采用GNSS方式測量，其中36處監(jiān)測站直接采用GPS測量水準(zhǔn)點(diǎn)，2處采用水準(zhǔn)儀將固定點(diǎn)引測至水準(zhǔn)點(diǎn)。

3.2.2 水準(zhǔn)測量

使用水準(zhǔn)測量方式測量監(jiān)測站的地面高程及井口固定點(diǎn)高程。

使用水準(zhǔn)測量方式進(jìn)行高程引測時，按照GB/T12898- 2009《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》[2]中四等水準(zhǔn)測量要求，引測高程至監(jiān)測站水準(zhǔn)點(diǎn)，然后由水準(zhǔn)點(diǎn)引測井口固定點(diǎn)高程、地面高程。

4 成果合理性分析

4.1 誤差來源控制

GNSS衛(wèi)星自身存在的誤差主要包括：衛(wèi)星軌道誤差、衛(wèi)星鐘的誤差、相對論效應(yīng)[3]等。

在GNSS測量中，我們使用幾何精度因子(DOP，dilution of precision)來衡量觀測衛(wèi)星的空間幾何分布對定位精度的影響。DOP分為PDOP、TDOP、VDOP、HDOP四種，其中DOP值的大小與GPS定位的誤差成正比，DOP值越大，定位誤差越大，定位的精度就越低。本次測量時均記錄了PDOP值，范圍為1.4～2.6，說明衛(wèi)星幾何分布較好。

表2 誤差分析結(jié)果

表3 GNSS測量精度評定表

4.2 測量數(shù)據(jù)合理性分析

對野外采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行中誤差計(jì)算，計(jì)算公式如下：

(1)

式中，Δ—各測量值與測量平均值的差值；Δh—中誤差；n—測量值個數(shù)。

本次各水準(zhǔn)點(diǎn)測量數(shù)據(jù)的中誤差均小于SL197- 2013《水利水電工程測量規(guī)范》中允許中誤差±3cm的規(guī)定，所有測量結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

4.3 高程基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換

測量結(jié)束后，將網(wǎng)絡(luò)RTK(LNCORS)法測定的新建控制點(diǎn)國家2000大地坐標(biāo)系(CGCS2000)坐標(biāo)(包括大地經(jīng)緯度和大地高程)交由遼寧省測繪地理信息局通過遼寧區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化模型進(jìn)行高程基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換后高程基準(zhǔn)為1985高程基準(zhǔn)。

4.4 精度評定

根據(jù)SL197- 2013中5.5.6條要求，利用基于大地水準(zhǔn)面精化模型的GNSS高程測量[6]，應(yīng)求出控制點(diǎn)之間的相對高差，并從高一級控制點(diǎn)上起算，按附和水準(zhǔn)路線進(jìn)行計(jì)算，其路線閉合差應(yīng)滿足相應(yīng)等級要求[7]。

為滿足規(guī)范要求，每次測量前及測量后，均進(jìn)行至少一個遼寧省水準(zhǔn)點(diǎn)檢核。

高程引測精度為山區(qū)五等水準(zhǔn)測量精度、平原四等水準(zhǔn)測量精度。

由遼寧省測繪成果目錄服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)站查找距離本次測量選用的遼寧省二等水準(zhǔn)點(diǎn)最近的一等水準(zhǔn)點(diǎn)，根據(jù)水準(zhǔn)點(diǎn)位置計(jì)算相應(yīng)等級的允許誤差[8]，分析其是否滿足測量精度要求。

四等水準(zhǔn)閉合差計(jì)算公式如下：

(2)

式中，h允—允許閉合差；K—測段長度。

山區(qū)水準(zhǔn)路線五等水準(zhǔn)閉合差計(jì)算公式如下：

(3)

式中，h允—允許閉合差；L—山區(qū)水準(zhǔn)路線長度。

誤差分析結(jié)果見表2。

由上述計(jì)算結(jié)果分析，測量結(jié)果均滿足平原達(dá)到四等水準(zhǔn)測量、山區(qū)達(dá)到五等水準(zhǔn)測量要求。

5 結(jié)語

針對本次GNSS測量成果，抽取部分監(jiān)測站水準(zhǔn)點(diǎn)使用水準(zhǔn)測量方式復(fù)核測量成果[9]，以山區(qū)五等水準(zhǔn)測量、平原四等水準(zhǔn)測量方式由遼寧省二等水準(zhǔn)點(diǎn)引測至地下水監(jiān)測站水準(zhǔn)點(diǎn)，測量成果及與GNSS測量成果對比見表3。

由復(fù)核成果可知，本次抽取的地下水監(jiān)測站水準(zhǔn)點(diǎn)的GNSS高程成果滿足項(xiàng)目精度要求[10](平原達(dá)到四等水準(zhǔn)測量、山區(qū)達(dá)到五等水準(zhǔn)測量要求)。

[1] SL 197- 2013. 水利水電工程測量規(guī)范 [S].

[2] GB/T 12898- 2009. 國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范 [S].

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