核电站平面测量控制网的优化设计研究

　　【摘要】针对核电站平面测量控制网布设和施测的特殊性，综合考虑先验精度及设计精度要求，论文着重从控制网的基准数据，控制网型、观测值的权重等方面探讨控制网优化设计的方法，为后续核电施工提供借鉴。

　　【关键词】测量控制网,优化设计,等精度观测

　　1引言

　　控制网的优化设计就是使测量控制网方案在满足精度要求的前提下具有最优性，在满足控制网精度的同时兼顾网的可靠性及成本等。其中控制网精度主要包括点位中误差、边长相对中误差以及最弱边长中误差等;控制网的可靠性是指网中要有足够数量的多余观测，使其具有探测观测中粗差的能力和抵抗观测值中残存粗差对平差成果影响的能力;而控制网的成本主要着重考虑埋石和观测时的费用。因此，探讨控制网优化设计的方法在实际工作中有重要的意义。

　　2先验精度的确定

　　平面测量控制网测角及测距中误差先验值是制定控制网观测方案的重要设计指标，该指标的合理性和科学性会直接影响控制网的精度。测设控制网前，必须根据点位精度设计要求，合理确定控制网测角及测距中误差先验值。由于施工场地及总平面布置约束，边长相差较大，不利于控制网测角精度控制。为了减少测角误差，核电平面测量控制网一般采用混凝土墩强制观测装置来减少仪器及棱镜对中误差【1】。

　　根据工程实践经验及核电工程测量规范要求，核电平面测量控制网测角中误差先验值取1.8"-2.5”即可满足测设要求。核电测量控制网相邻点相对坐标中误差要求为+2mm，目前，核电测量控制使用的仪器测距标称精度均为lmm+lxl0~D(D为以GPS为中心的方圆直径，m)，测距精度很容易达到，通常用仪器标称精度作为先验测距精度，或根据核电控制网测距的平均边长200—400m，自定义边长中误差为1.1~2mm。

　　3优化设计主要内容

　　测量控制网优化设计的主要工作有4项，即基准设计、一类设计、二类设计以及三类设计。根据平面测量控制网优化设计主要内容的要求，结合核电已有首级及次级控制网的分布情况，以国内某座CPR1000堆型次级加密网点施测为例，进行核电平面测量控制网的优化设计的阐述。

　　3.1基准设计

　　基准设计(起算数据)，是在控制网图形和观测值的先验精度巳定的情况下，选择起算数据使网的精度达到最高。综合考虑已有控制点与次级加密点的距离、图形条件以及相对稳定性等因素，要求已有控制点间相对距离误差满足在2mm内的前提下，最终舍去分布于相对距离超出400m的已有控制点，选定YJNPC013及YJNPC014作为控制网的起算点。

　　3.2一类设计

　　一类设计为控制网图形时，在控制网成果精度要求及观测手段可能达到的精度已定的情况下，对控制网图形设计进行优化，即点位的最佳布设和采用最佳的观测方案。由于受施工现场总体布置的影响，控制点位的可选择余地不大。

　　3.3二类设计

　　点过程中，结合工程的施工进度安排及施工的先后顺序，要求保证控制加密网点在后续的施工定位等工程建设中得到最大程度的利用。根据施工经验及现场总体布置情况。并且初步选定的观测方案为完全边角观测。

　　二类设计为观测值权的设计，是在控制网的图形和精度要求已定的情况下设计观测值的精度，进行观测工作量的最佳分配，使仪器和各种观测手段得到合理的组织。在核电控制测量中，使用的仪器测角精度均能达到0.5s级，测距精度1+lxl级，观测值的观测精度是以边角等精度观测处理，并按统一观测要求进行，即测角：水平角采用全圆方向观测法用TC2003全站仪或等精度的仪器测2测回，每半测回每方向3次照准读数，读数差控制在3”;半测回归零差控制在3”;同一方向值较差控制在3lI;各方向值取2测回的平均值。

　　测距：用TC2003全站仪或等精度的仪器测2测回，每测回照准1次3次读数取平均值，在测距的同时测定温度、气压、相对湿度。距离读数精确到0.1mm、温度精确到I~C、相对湿度精确到1%。各边长进行对向观测，并控制经改正后较差在2mm以内。

　　3.4三类设计

　　三类设计为控制网的改进设计(加密设计)，是整个控制网优化设计的重要内容。通过增删部分观测值和改变部分观测值的权，以及增删及移动部分点位来改善控制网成果的精度。在同样满足控制网成果精度的前提下，选择最优方案，既能保证测量成果质量，又能节省人力物力的投入，减少外业工作量。三类设计主要在测量控制网优化软件上进行。

　　4测量控制

　　网优化设计实例根据控制网优化设计内容的要求，应用控制网优化设计软件对控制网的观测方案进行评定，选定合适的方案作为施工测量方案作业。根据核电施工测量控制网的先验精度及点位精度要求，2个已知点5个未知点按完全边角网进行施测，得到控制网网形及精度统计表、优化设计模拟数据精度表、优化设计模拟控制点成果表、点位误差表等供测量人员参考。

　　根据现场实际情况、图形条件及施测困难程度考虑删减部分观测方向或边长，重新进行计算得到各种参数进行比较，直到满意为止。将次级加密网点观测方案的优化设计初步方案与最终方案的部分数据进行对比。初始方案对具备通视条件的方向及边长均组织了观测，总计42个观测方向和2O个观测边长;通过精度估算结果可得初始方案能满足设计精度要求，但该方案观测量大。

　　经过对方案进行优化，删减了部分观测方向及边长后观测方向数为31个、边长数为l6个，且经过精度估算同样满足设计精度要求，相对于初始方案，测量外业工作量得到大幅度的降低。最终选定删减观测方向及边长的这套观测方案次级加密网点观测方案。

　　5结语

　　在测量控制网进行施测前进行必要的优化设计，使测量控制网方案在满足精度要求的前提下具有最优性，及时发现控制网建立过程中的质量风险，改善控制网的观测方向及边长的权重。在工程施工中意义重大，测量技术人员应该予以重视。

　　【参考文献】【1】李青岳，陈永奇.工程测量学(修订本)【M】.北京：测绘出版社，1995.

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