基于水平测量的水利工程高程控制测量研究.pdf

第9 期2023年9 月文章编号：16 7 3-9 0 0 0（2 0 2 3)0 9-0 16 6-0 3陕西水利ShaanxiWaterResourcesNo.9September,2023基于水平测量的水利工程高程控制测量研究林军，陈文坤，艾兵权，吴永江，丁惠明，陈绍荣（昭通市水利水电勘测设计研究院，云南昭通6 57 0 0 0）【摘要水平高程测量结果往往会受到山区地形等因素的限制，导致测量结果产生误差，以某水利工程为研究背景，建立该水利工程的控制网，采用四等水准测量的方式进行测量，分析该测量方案下，水利工程高程、高差的准确性，得出以下结论：利用高精度大地水准面模型对测量数据进行处理后，其准确性较高，说明高精度大地水准面模型能有效消除山区等因素带来的误差影响。采用高精度大地水准面模型得出的高差及高程的精度较高，该模型可减小山区地势对测量带来的负面影响，提高高程测量的准确性，在实际工程中，采用高精度大地水准面模型对水利工程的高程进行测量的可行性较高。【关键词水利工程；水平测量；高程控制网；高程测量【中图分类号P128.1【文献标识码BResearch on Height Control Survey of Hydraulic Engineering Based on Level SurveyLin Jun,Chen Wenkun,Ai Bingquan,Wu Yongjiang,Ding Huiming,Chen Shaorong(Zhaotong Investigation,Design&Research Institute of Water Conservancy&Hydropower,Zhaotong 657000,Yunnan)Abstract:The horizontal elevation measurement results are often limited by mountainous terrain and other factors,resulting in errors in the measurement results.Taking a certain water conservancy project as the research background,thecontrol network of the water conservancy project is established,and the fourth-class leveling method is used for measurement,and the measurement plan is analyzed.Under the following conditions,the accuracy of the elevation and height difference ofwater conservancy projects,the fllowing conclusions are drawn:After processing the measurement data with a high-precisiongeoid model,its accuracy is high,indicating that the high-precision geoid model can effectively eliminate factors such asmountainous areas.error effects.The height difference and elevation obtained by using the high-precision geoid modelhave high accuracy.This model can reduce the negative impact of mountainous terrain on the measurement and improve theaccuracy of elevation measurement.In actual engineering,the use of high-precision geoid The level surface model is morefeasible to measure the elevation of hydraulic engineering.Key words:Hydraulic engineering;level survey;elevation control network;elevation survey0引言在山区工程测量中，水平高程测量往往会受到山区地形等因素的限制，导致其测量结果产生误差，而在水利工程的建设施工过程中，水平测量及其高程控制测量的结果对高程测量的进行及其安全性至关重要，近年来，许多专家学者针对水利工程的水平及高程测量开展相关研究。本文以某水利工程为研究背景，建立该水利工程的控制网，采用四等水准测量的方式进行测量，分析该测量方案下，水利工程高程、高差的准确性。1工程概况某水利工程为中型水库，工程行政区划属云南省昭通市中部，建设任务以集镇和农村人畜生活供水及农业灌溉供水为主，兼有下游村镇、农田防洪保护作用。水库坝高7 8.7 m，坝顶长2 0 6 m，坝顶高程2 0 51.7 m，总库容49 9 2.1万m。水库枢纽工程主要由混凝土面板堆石坝、输水隧洞、溢洪洞及泄洪导流隧洞组成，灌溉渠道总长8 5.8 7 km。收稿日期2 0 2 2-11-17【作者简介林军（19 8 2-），男，云南昭通人，高级工程师，主要从事水利水电工程测量工作。:166第9 期2023年9 月2高程控制网布设采用四等水准测量的方式进行测量，根据相关规范可得，偶然中误差/mm全中误差/mm检测段高差区段测段往返测高差不符值左右路线高差不符值附和路线或环线闭合差往返测高差不符值注：R为检测侧段的长度，km；K 为路线、区段或测段长度，km；L为附和路线或环线长度,km；n 为测站数。本研究采用高程控制网对水利工程高程进行测量，首先需建立水利工程的控制网，在不同基本高程控制下，高程控高程控制等级h 2.0m一等一等、二等水准二等基本高程控制三等四等三等、四等、五等光电测距三角高程五等一级图根高程控制测站点高程控制根据以上布置方案和精度要求，对该水利工程的水平布置方案进行设计，该水利高程的高程控制网布设方案见图1。QSBZJ3L4L5B3B1B4B2L8L9BM04LJ09图1高程控制网布设方案3结果分析由于本研究工程项目所在区域为山区，与国家8 5高程基准等级水准点距离较远，对测量精度有一定的影响，故本研究采用本省高精度大地水准面模型，对测量数据进行拟合，使高程更加准确。为研究该模型的拟合效果，选取LJO1、LJ02、LJ 0 5、LJ 0 6 进行高程精化处理，精化高程处理结果见图2。由图可知，精化高程与平差高程间的差距较小，说明采用高精度大地水准面模型对测量数据进行处理后，其准确性较高；其中,LJO1的精化高程与平差高程的差距最大，其值为0.0 4m,LJ02的精化高程与平差高程的差距最小，其值为0.007m。综合以上分析可得，采用高精度大地水准面模型对测量数据进行处理后，其准确性较高，说明高精度大地水准面模型能有效消除山区等因素带来的误差，在实际工程中，可采用高精度大地水准面模型提高测量结果的准确性。陕西水利Shaanxi Water Resources高程水准测量共分为5个等级，各等级的精度要求与技术指标见表1。表1各等级的精度要求与技术指标一等二等 0.451.01.02.03Rl/2 6Rl/2 1.8K/2 4K/22L124L/2制网的布设方式，基本等高距（h），测量精度要求见表2。表2 测量精度要求布设层次h=0.5 mh=1.0 m三等、四等、五等水准一级、二级测站测站BM01LJ05LJ03LJIILJ08No.9September,2023三等四等3.05.06.010.0 20Rl/230Rl/212Kl/2 20Kl/28/214K/212L1/220L/24n”或15L/26nl2或2 5L/2精度要求最弱点高程允许中误差为hl/20,当h=0.5m时，允许中误差为hl/16最后一次加密的高程控制点对邻近基本高程控制点的高程允许中误差为h/10,且最大不应大于0.5m。测站点高程对邻近图根高程控制点的高程允许中误差为hl/68765BM02LJ02LJ04LJ03BM03LJ01五等7.5 15.0 40Rl/2 30K/2 20Kl/2 30L/210nl2或OL/2LJ02-LJ05LJ064XBZ3为分析高精度大地水准面模型对高差的精化效果，对比分析不同测量点的高差值与改正后值，见表3。由表可知，不同测点的高差值具有一定的差异性，最大高差值为37.2 2 9 0 m，最小高差值为-37.2 2 9 5m，说明该测量段地势起伏较大。不同测量点的高差值改正数具有一定的差异性，但是其改正数均小于0.0 0 1m，说明采用高精度大地水准面模型的精化效果良好，其中，前视点为LJ08,后视点为LJ09的改正后高差值与其高差值间的差值最大，其值为0.0 0 0 9 46 m，前视点为LJ04,后视点为BM01的改正后高差值与其高差值间的差值最大，其值为0.0 0 0 10 3m。高精度大地水准面模型得出的改正数均为负值，改正后的高差值大多大于测量高差值，说明改正后的高差值与其实际值相比偏大。综合以上分析可得，高精度大地水准面模型对高差值的精化效果较好，其高差值的改正数均小于0.0 0 1m，在实际工程中，可采用高精度大地水 167精化高程图2 精化高程处理结果平差高程第9 期2023年9 月准面模型消除山区测量的不确定性因素，以减小其测量误差。表3不同测量点的高差值与改正后值前视点后视点高差值/m改正数/m改正后值/mLJ01LJ02LJ03LJ02LJ01LJ03LJ04BMO1LJ04XBZLJ05BM01SBZLJ05BM02BM02BM03BM03LJ08LJ08LJ09LJ09BM04BM04LJ11LJ11B4B4L9L9L8L8B3B3B2B2L5L5B1B1L4L4L3L3LJ02XBZLJ04SBZBM01为分析高精度大地水准面模型对高差中误差的影响，对比分析不同测量点的高差值与高差中误差，见表4。由表可知，采用高精度大地水准面模型得出的高差中误差均小于0.0 0 3m，说明该模型有利于改善高程测量的精度。不同测点的高差中误差具有一定的差异性，其中，当前视点为L9,后视点为L8时，有最大高差中误差，其值为0.0 0 2 7 3m；当前视点为LJ04,后视点为XBZ时，有最小高差中误差，其值为0.00052m。根据相关规范可得，在水平测量中，最大高差中误差需小于0.0 0 5m，而采用高精度大地水准面模型得出的最大高差中误差远小于规范所规定的限值，说明采用该方法得出的高差准确性较高，有利于消除由于山区地势所带来的误差。综合以上分析可得，高精度大地水准面模型对高差的修正效果较好，可有效降低测量的高差中误差，在实际工程中，可采用该方法对山区高程进行测量，以减小测量误差。表4不同测量点的高差值与高差中误差前视点后视点LJ01LJ02LJ02LJ03LJ03LJ04LJ04BM01LJ04XBZBM01LJ05BM01SBZ:168陕西水利Shaanxi WaterResources续表4前视点LJ051.16690.00094412.5361-0.00042-1.16860.00073510.9807-0.000219.2877-0.000103-0.32740.0004230.3539-0.000845.37330.0010516.1378-0.000105-19.2919-0.00031537.2290-0.00052536.0222-0.00094613.8587-0.0004219.3503-0.00063-19.3415-0.00063-13.8611-0.00042-36.0160-0.000945-37.2295-0.00052519.2888-0.00021-16.1370-0.000105-30.3569-0.00084-9.2875-0.000105-10.9836-0.000315-12.5316-0.000420.32650.000425.37530.00105高差中误差/m0.001050.001780.001360.000730.000520.002500.00084No.9September,2023后视点高差中误差/mBM020.000731.16791BM0212.5357BM03-1.16791LJ0810.9805LJ099.2876BM04-0.3270LJ1130.3530B45.3744L916.1377L8-19.2922B337.2284B236.0213L513.8583B119.3497L4-19.3421L3-13.8615采用高精度大地水准面模型得出该水利工程的高程及其-36.0169高程中误差。结果显示不同测量点的高程具有一定的差异性，-37.2300其中，LJ11的高程有最大值，其值为2 157.19 0 6 m,LJ01的高程19.2886有最小值，其值为19 8 9.56 2 3m。不同测量点的高程中误差具-16.1371有差异性,其中,LJ01的高程中误差有最小值,其值为0.0 0 10 5m,-30.3578BM03L8的高程中误差有最大值，其值为0.0 0 42 m。根据相-9.2876-10.9839-12.53200.3269-5.3743高差/m1.1679012.535710.98059.2876-0.326930.35305.3743高差/m16.1377BM030.00147LJ080.00199LJ090.00273BM040.00178LJ110.00221B40.00220L90.00178L80.00273B30.00199B20.00136L50.00094B10.00252L40.00073L30.00147LJ020.00178关规范可得，高程中误差需小于测图基本等高距的5%，而本研究所选用的测图基本等高距为1m,故其高程中误差需小于0.0 0 5m，采用高精度大地水准面模型得出的最大高程中误差为0.0 0 42 m，远小于规范所规定的限值，说明采用高精度大地水准面模型得出的高程准确性较高。综合以上分析可得，采用高精度大地水准面模型得出的高差及高程的精度较高，该模型可减小山区地势对测量带来的负面影响，提高高程测量的准确性，在实际工程中，采用高精度大地水准面模型对水利工程的高程进行测量的可行性较高。4结论本研究以某水利工程为研究背景，建立该水利工程的控制网，采用四等水准测量的方式进行测量，分析测量方案下的高程、高差测量结果的准确性，得出以下结论：（1）精化高程与平差高程间的差距较小，说明采用高精度大地水准面模型对测量数据进行处理后，其准确性较高；其中，LJO1的精化高程与平差高程的差距最大，其值为0.0 4m,LJ02的精化高程与平差高程的差距最小，其值为0.007 m。（2)采用高精度大地水准面模型的精化效果良好，其中，前视点为LJ08,后视点为LJ09的改正后高差值与其高差值间的差值最大，前视点为LJ04,后视点为BM01的改正后高差值与其高差值间的差值最大。（3）采用高精度大地水准面模型得出的最大高程中误差为0.0 0 42 m，远小于规范所规定的限值，说明采用高精度大地水准面模型得出的高程准确性较高。-19.292237.228436.021313.858319.3439-19.3421-13.8615-36.0169-37.230019.2886-16.1371-30.3578-9.2876-10.9839-12.5320