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【摘 要】在水利工程领域，水工测量技术应用于水利工程前期地形测量，包括全站仪、GPS、RTK等，均为主要的测量手段之一，这些技术测量精度的把控，是整个测量流程的核心重点。文章将以某水利工程为例，在了解该工程水工测量布置情况的基础上，深入研讨水工测量精度的把控技术。
【关键词】测量精度；把控技术
1.某水利工程水工测量布置情况
某水利工程测绘面积比较大，其工程前期的地形测量，采用水工测量技术构建控制网，进行全方位的联测、探测和数据处理。控制网中，总共布置了91个控制点，其中包括原来31个平面布置点和新增87个控制点，边长平均值2.95km。快速静态定位时，利用三台不同编号的GPS接收机观测了60min以上，以2.5个的平均重复设站数量。
为确保测量的精度，在此按照公式，表示控制网内相邻点之间的距离误差。
该公式中，σ表示距離中误差，基本单位mm；a表示固定误差，基本单位mm；b表示比例误差系数，基本单位ppm；d表示相邻点距离，基本单位km。
同时参照《水工测量规范》，将本工程的水工测量控制网，划分为A、B、C、D、E5个等级，其中A级有29个控制点，B级有数百个控制点，均属于国家级控制网，而剩余三个等级的控制网，属于局部性控制网。在测量时，位置基准根据给定的地算点坐标确定，或者利用基线向量距离确定，而高程点要保证测量点与水准点的重合，以此提高工程测量的精度。
2.案例水利工程水工测量精度的把控技术
基于以上水利工程水工测量控制网布置情况，在本工程中，水工测量精度的把控技术方法如下：
2.1水工测量基线解算
本次水工测量利用天线，在剔除控制网无效观测值后，将原始数据传送至计算机中，在基线计算之前，为了解基线的组成，需以观测时段一致的两个静态观测文件，并根据控制网待测绘项目的等级，设置项目的具体属性，譬如在测绘水利工程地形图时，应选用D等级，适时可确定详细的等级参数列表：基线方差比、基线固定误差、基线比例误差系数、基线最弱边相对中误差、同步环全长相对闭合差、平均距离、基线平均边长中误差。在设置项目属性时，如果发现观测值异常，需合理剔除不合格的数据，然后利用软件于后台逐步处理基线，其步骤程序为：开始—基线解算自检—读入星历数据—读入观测数据—三差解解算—周跳修复—双差浮动解解算—整周模糊度分解—双差固定解解算—结束。按照以上的步骤程序解算基线，得出以下同步环、异步环、复测基线的精度统计结果：
1）同步环精度控制结果：误差区间0-0.1ppm，共69个；误差区间0.1-0.2ppm，，共8个；误差区间0.2-0.6ppm，共4个；误差区间0.6-1.7ppm，共2个。以上83个同步环中，闭合差最大值为5pp，而闭合差最小值为0ppm。
2）异步环精度控制结果：误差区间0-1ppm，共71个；误差区间1-2ppm，共30个；误差区间2-3ppm，共16个；误差区间3-4ppm，共4个；误差区间4-6ppm，共4个。以上124个异步环中，闭合差最大值5.58pp，边长3048.705m，而闭合差最小值为0ppm，相对闭合差允许值为11.96ppm。
3）复测基线精度控制结果：误差区间0-1ppm，共4条；误差区间1-2ppm，共3条；误差区间2-3ppm，共5条；误差区间3-4ppm，共1条；误差区间4-9ppm，共2条。以上15条复测基线中，较差最大值8.347ppm，最小值-3.05ppm，相对闭合差允许值23.6ppm。
2.2水工测量网平差
经基线解算，并检验合格后，开始通过网平差数据处理软件进行网平差解算，其步骤为：设置坐标系、网平差—输入经纬度、平面坐标、高程等已知坐标—提取基线向量构建基线向量网—检验网图—三维无约束平差—三维、二维、水准拟合—质量分析与控制。流程中，设置网平差之前，有必要检查坐标系的设置情况，包括坐标系名称、椭球长半轴、椭球扁率、投影名称、尺度、投影高、X加常数、Y加常数、中央维度、中央子午线，然后设置平差参数，可视需求从“三维平差”、“二维平差”、“水准高程拟合”中自由选取：
（1）三维平差。本网基线有215条，在进行不同基线向量改正数的精度统计后，找出最弱边的相对精度，在标准1/80000之内，可确定最弱边符合精度标准，但笔者发现，如果将最弱边剔除，可能会形成新的最弱边，此时相对精度1/192678，而最弱点和最优点位置不变，但点位中误差分别缩小至1.57cm、0.67cm，可见精度都有所提升。
（2）二维平差。自由网平差后，我们可获得平移参数、旋转参数、比例参数，在本次水工测量时，选择了“平移、旋转、缩放”的二维平差方法。为保证二维约束平差效果的最优化，笔者设置了多个方案，这些方案当中，笔者比对分析了各个方案的“单位权中误差”、“最弱点点位中误差”、“最弱点点号”、“最弱边相对中误差”、“最弱边边号”、“方向中误差最大值”、“方向中误差最大基线边”、“距离中误差最大值”、“距离中误差最大基线边”、“尺度比”、“旋转参数”，经比对分析，选定了最终方案。
（3）水准高程拟合。在本工程水工测量高程拟合方案中，有“平移”、“平面拟合”、“曲线拟合”三种方式，考虑到工程现场地形起伏较大，以及高差变化明显的原因，选用了“曲线拟合”的高程拟合方案。高程拟合通过精确观测，攫取了待测位置的高程数据，其计算方法，应采用二次多项式函数：
该函数中
；
其中B表示水工测量的纬度；L表示施工测量的精度；B0表示中心化点纬度；L0表示中心化点经度；n表示水工测量拟合计算控制点数。
利用该函数，求解出水工测量控制网水准点内部符合精度和协方差阵，最终选用方案的拟合精度校验统计情况为：已知点数36，内部符合精度±1.6cm，外部符合精度±2.3cm，被校核点数8，被检核点为独立属性，拟合高程与已知高程最小差值-1.2cm和最大差值3.7cm。
2.3其他水工测量辅助技术
在对以上工程进行水工测量期间，笔者认为水工测量控制网精度的保证，关乎到整个测量的精度，在此笔者认为应该以下辅助技术，以进一步提高水工测量控制网的精度水平。首先是零基线检验，将相同天线所接受的卫星信号，输入两台接收机中，分别观察数据是否一致；其次是超短基线检验，在超短基线的两侧分别设置接收机天线，并同步观测，通过观测结果与已知基线长度的差值，即可判断接收机的内部噪音状态；再次是天线相位中心稳定性检验，在基线网的端点位置精准安装接收机，同时以正北为天线指向，大约在观测1-2h之后，除了保持其中一个天线不动，其他天线分别同向旋转90°、180°和270°，再分别对每个天线观测1-2h，所得不同时段的基线差值，可作为判断接收机固定误差的依据；最后是实地勘察时，点位周围要求视野开阔，原则上附近障碍物高度角在15°以内，为避免电磁干扰和多路径效应影响，要同时检查周围是否有大功率的高压线、无线发射基站等，然后制定详细的观测计划，控制好定向误差、起算数据中粗差等。
3.结束语
文章通过研究，基本明确了案例水利工程水工测量精度把控技术的应用方法，但考虑到不同水利工程水工测量要求和条件的差异性，以上技术在其他水利工程中应用时，还需要结合具体水利工程水工测量的主客观情况，予以灵活地参考借鉴。
【关键词】测量精度；把控技术
1.某水利工程水工测量布置情况
某水利工程测绘面积比较大，其工程前期的地形测量，采用水工测量技术构建控制网，进行全方位的联测、探测和数据处理。控制网中，总共布置了91个控制点，其中包括原来31个平面布置点和新增87个控制点，边长平均值2.95km。快速静态定位时，利用三台不同编号的GPS接收机观测了60min以上，以2.5个的平均重复设站数量。
为确保测量的精度，在此按照公式，表示控制网内相邻点之间的距离误差。
该公式中，σ表示距離中误差，基本单位mm；a表示固定误差，基本单位mm；b表示比例误差系数，基本单位ppm；d表示相邻点距离，基本单位km。
同时参照《水工测量规范》，将本工程的水工测量控制网，划分为A、B、C、D、E5个等级，其中A级有29个控制点，B级有数百个控制点，均属于国家级控制网，而剩余三个等级的控制网，属于局部性控制网。在测量时，位置基准根据给定的地算点坐标确定，或者利用基线向量距离确定，而高程点要保证测量点与水准点的重合，以此提高工程测量的精度。
2.案例水利工程水工测量精度的把控技术
基于以上水利工程水工测量控制网布置情况，在本工程中，水工测量精度的把控技术方法如下：
2.1水工测量基线解算
本次水工测量利用天线，在剔除控制网无效观测值后，将原始数据传送至计算机中，在基线计算之前，为了解基线的组成，需以观测时段一致的两个静态观测文件，并根据控制网待测绘项目的等级，设置项目的具体属性，譬如在测绘水利工程地形图时，应选用D等级，适时可确定详细的等级参数列表：基线方差比、基线固定误差、基线比例误差系数、基线最弱边相对中误差、同步环全长相对闭合差、平均距离、基线平均边长中误差。在设置项目属性时，如果发现观测值异常，需合理剔除不合格的数据，然后利用软件于后台逐步处理基线，其步骤程序为：开始—基线解算自检—读入星历数据—读入观测数据—三差解解算—周跳修复—双差浮动解解算—整周模糊度分解—双差固定解解算—结束。按照以上的步骤程序解算基线，得出以下同步环、异步环、复测基线的精度统计结果：
1）同步环精度控制结果：误差区间0-0.1ppm，共69个；误差区间0.1-0.2ppm，，共8个；误差区间0.2-0.6ppm，共4个；误差区间0.6-1.7ppm，共2个。以上83个同步环中，闭合差最大值为5pp，而闭合差最小值为0ppm。
2）异步环精度控制结果：误差区间0-1ppm，共71个；误差区间1-2ppm，共30个；误差区间2-3ppm，共16个；误差区间3-4ppm，共4个；误差区间4-6ppm，共4个。以上124个异步环中，闭合差最大值5.58pp，边长3048.705m，而闭合差最小值为0ppm，相对闭合差允许值为11.96ppm。
3）复测基线精度控制结果：误差区间0-1ppm，共4条；误差区间1-2ppm，共3条；误差区间2-3ppm，共5条；误差区间3-4ppm，共1条；误差区间4-9ppm，共2条。以上15条复测基线中，较差最大值8.347ppm，最小值-3.05ppm，相对闭合差允许值23.6ppm。
2.2水工测量网平差
经基线解算，并检验合格后，开始通过网平差数据处理软件进行网平差解算，其步骤为：设置坐标系、网平差—输入经纬度、平面坐标、高程等已知坐标—提取基线向量构建基线向量网—检验网图—三维无约束平差—三维、二维、水准拟合—质量分析与控制。流程中，设置网平差之前，有必要检查坐标系的设置情况，包括坐标系名称、椭球长半轴、椭球扁率、投影名称、尺度、投影高、X加常数、Y加常数、中央维度、中央子午线，然后设置平差参数，可视需求从“三维平差”、“二维平差”、“水准高程拟合”中自由选取：
（1）三维平差。本网基线有215条，在进行不同基线向量改正数的精度统计后，找出最弱边的相对精度，在标准1/80000之内，可确定最弱边符合精度标准，但笔者发现，如果将最弱边剔除，可能会形成新的最弱边，此时相对精度1/192678，而最弱点和最优点位置不变，但点位中误差分别缩小至1.57cm、0.67cm，可见精度都有所提升。
（2）二维平差。自由网平差后，我们可获得平移参数、旋转参数、比例参数，在本次水工测量时，选择了“平移、旋转、缩放”的二维平差方法。为保证二维约束平差效果的最优化，笔者设置了多个方案，这些方案当中，笔者比对分析了各个方案的“单位权中误差”、“最弱点点位中误差”、“最弱点点号”、“最弱边相对中误差”、“最弱边边号”、“方向中误差最大值”、“方向中误差最大基线边”、“距离中误差最大值”、“距离中误差最大基线边”、“尺度比”、“旋转参数”，经比对分析，选定了最终方案。
（3）水准高程拟合。在本工程水工测量高程拟合方案中，有“平移”、“平面拟合”、“曲线拟合”三种方式，考虑到工程现场地形起伏较大，以及高差变化明显的原因，选用了“曲线拟合”的高程拟合方案。高程拟合通过精确观测，攫取了待测位置的高程数据，其计算方法，应采用二次多项式函数：
该函数中
；
其中B表示水工测量的纬度；L表示施工测量的精度；B0表示中心化点纬度；L0表示中心化点经度；n表示水工测量拟合计算控制点数。
利用该函数，求解出水工测量控制网水准点内部符合精度和协方差阵，最终选用方案的拟合精度校验统计情况为：已知点数36，内部符合精度±1.6cm，外部符合精度±2.3cm，被校核点数8，被检核点为独立属性，拟合高程与已知高程最小差值-1.2cm和最大差值3.7cm。
2.3其他水工测量辅助技术
在对以上工程进行水工测量期间，笔者认为水工测量控制网精度的保证，关乎到整个测量的精度，在此笔者认为应该以下辅助技术，以进一步提高水工测量控制网的精度水平。首先是零基线检验，将相同天线所接受的卫星信号，输入两台接收机中，分别观察数据是否一致；其次是超短基线检验，在超短基线的两侧分别设置接收机天线，并同步观测，通过观测结果与已知基线长度的差值，即可判断接收机的内部噪音状态；再次是天线相位中心稳定性检验，在基线网的端点位置精准安装接收机，同时以正北为天线指向，大约在观测1-2h之后，除了保持其中一个天线不动，其他天线分别同向旋转90°、180°和270°，再分别对每个天线观测1-2h，所得不同时段的基线差值，可作为判断接收机固定误差的依据；最后是实地勘察时，点位周围要求视野开阔，原则上附近障碍物高度角在15°以内，为避免电磁干扰和多路径效应影响，要同时检查周围是否有大功率的高压线、无线发射基站等，然后制定详细的观测计划，控制好定向误差、起算数据中粗差等。
3.结束语
文章通过研究，基本明确了案例水利工程水工测量精度把控技术的应用方法，但考虑到不同水利工程水工测量要求和条件的差异性，以上技术在其他水利工程中应用时，还需要结合具体水利工程水工测量的主客观情况，予以灵活地参考借鉴。