狭长地区施工控制网的布设方案及平差方法
（一）施工平面控制网的布设
1.平面控制网等级
铁城水电站属三等中型水利水电工程，坝型为混凝土重力坝，平面控制网等级定为三等。
2.平面控制网的类型及布设
由于测区山高而且陡峭、河谷狭窄，接收卫星信号受到很大影响，原计划用GPS做平面控制网显然已经不太可能。图上优化设计确定网的类型为：光电测距导线网。必要时在观测条件允许情况下，用GPS加测2～3个边长。
由于测区山高且陡峭，大坝高43.3米，观测俯仰角太大。在枢纽区及厂区采用分层布设平面点的方法。以降低观测俯仰角使之达到规范要求。考虑到施工方便，在重要部位布设3个以上相互通视的平面点，经野外踏勘后最终选定点位，布设导线网点22个。最后进行观测量的优化直至满足相应等级技术要求。
3.施工平面控制网测量平差
为保证工程施工阶段与规划设计阶段坐标资料的连续统一，施工平面控制网用原勘测网点起算。
鉴于平面控制网网形曲窄，图形强度较弱，主要控制部位又处于两端，按误差传播原理，遵循将最弱点均匀分配的原则。全网坐标起算点（也就是坐标引测的终止点）选取在平面控制网的相对中央点Ⅲ14上，全网起算边为Ⅲ14-13。起算点和起算边选在测区中央对两端引起的误差基本相当。避免了由导线网端点起算引起另一端点的误差积累过大，造成引水隧洞末点点位误差较大，引起更大的贯通误差。
测距边归算：
（1）气象改正：测距时观测员输入温度、气压、湿度，仪器自动进行气象改正。
（2）加乘常数的改正：⊿s2=a+bS a、加常数 b、乘常数 S、实测距离 ⊿s2、改正数。
（3）边长投影改正：为保证工程引水隧洞正确贯通，边长投影面选在引水隧洞平均高程面即2050米，投影采用的公式：
D0=D（1- ） ， Hm=H9-Hr
H9：测距边两端平均高程；Hr：测区投影面高程；R：地球曲率半径；D：实测边长工；D0：改化后边长
边长经过归算后，借助《Nasew95工程测量控制网微机平差系统》，采用间接平差法，对平面网按“方向”进行平差，输入方向观测值和经各项改正归算后的边长值，先验方向中误差1″，测距固定误差1mm，比例误差2ppm（采用仪器标称精度），所有观测值均按国家三等平面网等精度处理，方向值与边长精度匹配。平差后基本精度如表1：
表1 施工平面控制网基本精度表
名 称
平差后基本精度
标称精度或限差要求
边长固定误差(米)
0.00086
0.0010
边长比例误差(ppm)
1.72
2.0
一方向测角误差m(d.mmss)
0.000086
±0.0001
测角中误差m(d.mmss)
0.00012
±0.00018
最弱点位误差（米）
0.0100
±0.010
最弱点间误差（米）
0.00713
±0.010
最弱边相对误差
1/210800
1/150000
上表对照表明：施工平面控制网满足三等导线网的技术要求。因此，不再用GPS加测边长以提高图形结构。
（二）施工高程控制网的布设
1.施工高程控制网的等级
铁城水电站工程首级高程控制网等级为三等。
2.施工高程控制网网形布设
本次施工高程控制网沿大通河两岸布设三等闭合水准环，沿途纳入三等水准网的平面控制点达9个，并在重要的单项工程或隧洞进出口部位布设一对或一对以上水准点：在枢纽区有Ⅲ08、Ⅲ11、ⅢBM1三个水准点；在施工导流洞进口有Ⅲ02、Ⅲ03二个水准点；在施工支洞口有ⅢBM2、Ⅲ11二个水准点，在厂区及引水隧洞出口有Ⅲ22、ⅢBM3二个水准点。
3.三等水准测量内业平差计算及精度评定
同理以测区中心点Ⅲ16为高程起算点，使用Nasew95平差软件，按最小二乘原理采用间接平差法严密平差，并评定最弱点相对于起始点的高程中误差（表2）。
表2 水准网平差后基本精度
名 称
平差后基本精度
限差
每公里水准测量高差中数偶然中误差M△
1.67
±3
每公里水准测量高差中数的全中误差Mw
1.32
±6
最弱点高程中误差（mm）
3.05
±10
最弱点间高程中误差（mm）
2.51
±10
首级施工高程控制网精度达到三等水准技术规定，并和设计精度吻合，满足本工程施工要求。
（三）引水隧洞贯通误差估计
引水隧洞全长约2700米，对其控制主要是保证隧洞的贯通。
隧洞进口位于电站枢纽区域，出口位于厂房区域，中间有1#施工支洞。进出口控制点密度较大。1#施工支洞口布设平面控制点2座，后视方向点至少3个，附近布设三等水准点2座，四等高程点2座。对引水隧洞的控制网其平面最弱点误差10mm，最弱点间误差7mm。 高程最大中误差3mm。
数学模型为：
MY=±
Myb=±
Myl=±
Myb：由于测角误差产生的横向中误差；Myl：由于测边误差产生的横向中误差；mb：测角中误差；Rx、dy：导线环点至贯通面的垂直距离和投影长度； ：导线边长相对中误差；n：测量组数。
计算引水隧洞贯通误差，隧洞进出口参数取自初设阶段测量结果，其他参数采用平差后精度评定。
铁城水电站引水隧洞贯通误差计算如下：
点名
东坐标
北坐标
进口
34565367.385
4069383.167
出口
34566071.389
4066681.641
测角中误差: 1.27 ''
边长相对中误差: 1/ 210000
每公里高程中误差: 3 mm
洞线长: 2791.749 m
洞线方位角: 165.233791052578
横向贯通误差: 25.78374 mm 允许: 30mm
纵向贯通误差: 6.647022 mm 允许: 60 mm
高程贯通误差: 3.544414 mm 允许:15mm
由于施工控制网的平高起算点都在网的中央，所以越往两端点位精度越低，以上是采用引水隧洞相向开挖模式计算贯通误差；若利用1#施工支洞所造成的4个工作面往两头同时开挖，贯通精度将会优于以上计算结果。
（四）结语
在实际生产中以上例子的贯通误差（加上隧洞测量贯通误差）远远小于预计误差。另外在狭长地带也可以利用GPS加测测区两端边长加强图形结构。
供参考
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