三峡工程施工中的测绘保障
摘要：三峡工程施工测量主要采取以下措施：①建立了一个统一的高精度的施工控制网，该网具有技术标准高、布点密度大和检测频率高的特点；②适当提高测量放样的精度标准；③实行施工单位自检、监理复检和业主抽检的保证制度；④广泛采用测量新技术等等。
关键词：三峡工程；施工测量；测绘新技术；计量监测；控制网
1 概述
1.1 三峡工程在施工测量上的特点
三峡工程是世界级的特大型水利水电工程，从施工测量的角度看，它有以下几个特点：
(1)施工区范围广。
已经建成的国内大型水电站其施工范围一般不过3～5km2，而三峡工程的施工区达到15.28km2，比一般大型水电站大3～5倍。由于施工区范围广，施工控制网的覆盖面积较大，总体精度就要提高。
(2)工程项目多、规模大。
组成三峡工程的各个子项目很多，每一个子项目实际上都是一个相对独立的大项目。由于项目多、规模大，一个项目就是过去的一个大电站，项目内部有紧密的关系，而项目与项目之间仍需保持定相对精度关系，因此给控制网的布设带来了困难。
(3)测量精度要求高。
三峡工程要达到四个一流的水平，其中一流的质量就包含了对施工控制网的质量要求，对建筑物体型的质量要求，对施二工放样精度的要求；一流的技术就包含着施工测量广泛采用新技术的要求；一流的管理就包含了对施工测量管理有序的要求；对测量资料规范化的要求等。
(4)管理体制新。
由于三峡工程实行招投标制通过竞争，水电系统的许多施工单位以及铁道、建筑、冶金等系统外的队伍都参加到了三峡工程的建设中来，因此，如何对施工测量进行管理，统一技术标准，这就提出了新的课题。
1.2 施工测量必须考虑的几个问题
由于上述特点而引起的施工测量必须考虑如下几个问题：
(1)必须逐步建立起一套完整的、严格的施工测量管理体制。
在三峡工地上有各种不同性质和担负不同任务的测量队伍，既有施工承包商的测量队伍、监理测量队伍、业主测量队伍，又有按需要委托的临时性测量队伍；他们来自各个不同的部门，各有一套施工测量的习惯和经验，分别使用不同部门的规程规范；即使是水电系统也有来自勘测设计部门、来自施工部门的，因此，建立一套完整的、严格的施工测量管理体制，统一技术标准是十分必要的。
(2)必须建立一个统一的高精度的施工测量控制网。
由于施工区范围广，建筑物众多，各个主体建筑物分别由不同的施工集团中标承建，为了使各个主体建筑物成为一个有机的整体，必须使各个单项建筑物的测量控制都纳入这个统一的施工控制网中来，各个施工承包单位所有的施工测量都必须从这个统一的控制网出发，引测各种点线。
(3)必须重视工程量的计量监测，以节约工程成本。
三峡工程的土建工程量十分巨大，工程开挖量近2亿m3，回填量数千万m3，混凝土2600万m3，这些工程量占据了三峡工程总投资的很大比例。在市场经济条件下，加强工程量的控制，建立严格的测量、复核、审核制度是十分必要和迫切的任务。
(4)必须加强测量监理的力度。
测量监理在施工测量中具有权威性。施工测量中的许多问题需要由测量监理来组织协调。施工放样的精度、竣工测量资料的收集需要由测量监理来检查、监督和保证；施工测量的技术标准、管理条例需要通过测量监理来向施工单位贯彻、落实；施工单位申报的工程量，需要由测量监理来审核等等。
(5)必须大力采用先进的测量技术。
三峡工程施工要采用一流的施工技术，施工测量自然也应该采用一流的施工测量技术，否则难以满足工程一流的需要，因此有许多测量技术指标，都突破了规范的标准，许多先进的仪器设备和测量方法在三峡工程施工测量中得到应用。
2 三峡工程施工测量的管理模式
三峡工程施工测量中3支测量队伍之间的关系是：施工测量负责施工放样和一切施工作业的测量工作；监理测量对施工测量进行监督管理；业主单位的测量队伍根据项目法人的指令进行施工控制网的管理、原始地形图的测绘以及工程量的复核等项工作，对重要的测量控制点线、金属结构机电设备安装基准点、以及重要测量成果实行抽检，共同把好施工测量的质量关。对于测量资料的正确性，实行由施工单位测量自检，监理测量复检，业主测量抽检的制度。
为了加强施工测量的管理，中国三峡总公司建设部制订了“长江三峡工程施工测量管理细则”，着重明确了下列要点：
(1)三峡工程施工区的一、二级施工控制网(含平面、高程)由业主负责布设和管理，二级以下控制点由有关施工单位负责布设，监理审核。
(2)收方计量用的原始地形资料，一般由业主通过监理向施工单位提供，对于小范围的临时工程，其原始地形资料也可山承包商施测，由监理审核确认并报业主备案。但不论业主是否提供原始地形资料，施工单位都必须对其中标区域的原始地形进行测量。
(3)施工放样由承包商测量人员负责。对于重要部位的放样方案及其放样结果，由监理单位进行审核和校测。特别重要的放样点线，业主的项目管理部门认为有必要时，可派业主的测量队伍进行抽检。
(4)工程量的结算，由施工单位施测并上报监理单位审核，必要时，业主测量单位进行校核。
(5)竣工测量资料的收集整理由施工单位负责，监理单位督促、审核、各项目部终审。
(6)三峡工程施工测量遵循的技术标准是：a)．国家测绘局颁布有关测量规范；b)．《水利水电工程施工测量规范》；c).
《水利水电工程测量规范》以及中国三峡总公司颁布的有关条例及管理办法。
以上各条，规范了参与施工测量各方的职责范围、工作任务、技术标准、相互关系以及处理有关问题的原则。
3 三峡工程施工测量的质量控制
3.1 建立一个统一的高精度的施工控制网，是保证施工测量高质量的基础
三峡工程所布设的施工控制网有如下特点：
(1)技术标准高三峡工程首级平面施工控制网按工等网的标准布设，设计最弱点的点位中误差不大于±5mm，首级高程控制网按国家Ⅱ等水准技术要求布设，最弱点高程中误差不大于±2mm。实际观测结果显示：平面网和高程网都达到了设计的要求，测角中误差为±0.49"，最大点位中误差±2.01mm，高程点最大高程中误差不大于±1mm。
(2)布点密度大 三峡工程首级施工控制网点从初期的15点逐步发展到现在的44点，若包括各部位的专用控制网点，则达到80多点。布点密度大，不仅方便施工放样，而且有利于提高放样点的精度，因为绝大部分的放样点都是可直接从等级控制点上测设。
(3)检测频率高 要保证控制点的稳定和高精度，必须对控制网进行动态管理，经常进行复测。三峡工程施工控制网全面的复测已进行了4次，大致是每两年1次，局部控制网随时复测。
复测实践证明：高精度的施工控制网如果不进行经常性的维护复测，就会很快降低精度，甚至发生错误。例如：建在二期围堰上的高精度大坝专用网，两年内位移、下沉普遍都在±30mm以上，即使建立在基岩上的永久船闸专用控制网三角点，由于高边坡的变形、开挖爆破的影响，很多点的位移也达到了± 20～30mm。因此，经常复测成为维护控制网高精度的关键问题。
3.2 适当提高测量放样的精度标准，严格放样程序，是保证施工测量高质量的关键
随着测量仪器的改进、人员素质的提高以及软、硬件条件的改善，放样的精度有了很大的提高；因此，原来规范中某些标准显得有些低了；在三峡工程中，实际上都已提高了标准，例如把控制点的点位中误差，由±10mm提高到不大于±5mm，模板放样点的中误差要求由±20mm改为不大于±10mm，有的安装埋件专用控制网的点位中误差要求<±2mm等等。机组中心线、压力钢管安装中心线的放样要求一般都小于±5mm，最大为±2～3mm。
3.3 建立有效的检测体系，是达到施工测量高质量的制度保证
三峡工程施工测量放样，实行施工单位自检，监理单位复检和业主单位抽检的制度。
施工单位自检：主要是要求施工单位采用合适的放样方法，具备必要的检核条件，对某些主要点线要求采用不同的方法或测站进行重复放样等。
监理单位复核：主要是审核施工单位的控制方案、放样方法、旁站监理及实测资料审核等。对布设的独立控制网或专用控制线进行检测。
业主单位抽检：一般视项目管理部门的需要或对安装的最终成果进行独立的检测，或者当施工单位与监理单位或施工单位之间对放样成果有异议时，业主单位进行抽检。
实践证明，严格执行上述的检测程序是防止出现错误的有效办法。
3.4 广泛采用施工测量新技术，是提高施工测量质量的一项根本措施
三峡工程施工中采用了许多施工测量新技术，主要表现在：
(1)使用高精度的全站仪(TC2002、TC3003A)和高精度电子水准仪(NA3000系列)，布设高精度的控制网，或直接进行高精度的放样和检测。在永久船闸直立面测量中使用了DIR3002无目标测距仪，以及在人字门安装投点等，普遍采用徕卡高精度(1：20000)投点仪，从而大幅度地提高测量的精度。
(2)广泛应用全球卫星定位技术(GPS)，进行控制网的布设和检测、像控点测量，以及航道整治水下地形测量，从而使测量的精度、点的密度和作业速度大大提高，在大江截流过程中实时测量戗堤体型，对指导截流发挥了巨大作用。
(3)采用航空摄影测量与地面摄影测量相结合，进行地形和断面测量。
三峡工程从1994年4月开始，每隔1～2年对全工地进行一次航空摄影测量，编制1：1000地形图，并每隔2～5m测定一点地面高程建立全工地的DEM数据库。有了这套地形图，并不断进行更新，就可以保证施工、监理和业主各单位的用图需要。
在两期航空摄影测量之间，对局部地区进行地面摄影测量更新局部数据，测制局部地形图和断面图，也是一个比较实用、比较先进的的方法。这个方法从龙羊峡到水口到李家峡到三峡，已经使用了10多年，有比较成熟的经验，对于大规模的土、石开挖及陡坡地段的断面测量有着特殊的优越性。
(4)引进先进的数字摄影测量技术，进行摄影测量的数据处理。 1996年下半年，中国三峡总公司引进了一套先进的数字摄影测量系统，它包括：高精度的影像扫描仪、SGl02图形工作站和数字摄影测量软件，这就为我们快速处理摄影测量数据带来了极大的方便。用数字摄影测量工作站制作的1：1000地形图或影像图，其精度与解析测图仪所测的地形图基本一致。它不仅有等高线还带有影像，使用时更为直观。利用数字摄影测量工作站，还可以得到数字地面模型(DIM))，它可以制作断面图以计算工程量。
三峡工程主体建筑物的建基面积很大，地质情况复杂。利用这套数字摄影测量工作站还可制作建基岩体影像图、开挖立面图等，以便在混凝土覆盖后仍能保留建基面的地质构造印像及其数学关系。
(5)广泛应用计算机绘图。
在三峡工程中，几乎所有的施工单位、监理单位和业主单位在绘制地形图、断面图方面都已实现了计算机化，测制地形图已全部采用全站仪(或半站仪)十记录模块(或记录器)进行外业工作，然后由计算机进行数据处理生成等高线，由绘图机输出精美的地形图。在水下地形测量中，由GPS导航，随时补测空白部位，然后稍加编辑即可在绘图仪上输出地形图。在地形图的内业处理中，数字化仪、扫描仪也已投入使用。利用扫描仪和数字化仪的功能将已有地图数字化，存人地形图数据库或进行新旧地形图的拼接和更新十分方便。在三峡工地上已基本见不到手工绘制的地形图。
(6)改进断面测量方法。
水利水电工程中断面测量的工作量很大，几乎要占整个测量外业的30％以上，过去一般用交会法、视距法或花杆皮尺法，这些方法劳动强度大，精度差，在三峡工程中已经逐步淘汰。目前主要有三种方法：
陆摄法利用地面摄影像片在立体坐标量测仪或解析测图仪上进行断面测量。这是业主测量单位采用的主要方法。
自由设站断面测量法这种方法，仪器并不架在断面中心桩上，而是可以“自由”设站。利用全站仪按事先计算好的断面方向，用逐渐接近法使立尺者在断面线上奔跑，内业处理全部由计算机解决，这主要是监理单位和施工单位的测量方法。
数字地面模型法本法不测断面，直接测绘地形数据，然后利用软件建立数字地面模型，也可通过原有地形图数字化建立DTM，在此模型上“切”断面，然后计算面积，进而得到体积。
(7)改进高程传递方法，大力推广使用光电测距三角高程和GPS测高方法。 过去在水利水电工程施工中，需要用几何水准的方法布设各等级的水准网，尤其是要布设大量的三、四、五等水准点，以满足各种高程放样的需要。在施工放样时，必须先用经纬仪放出平面位置，然后再用水准仪测定放样点高程。
在三峡工程中，已经改变了上述的放样方法，在土建施工中大力推广使用光电测距三角高程，每一个三角点都提供三维坐标，因而可同时确定每个放样点的三维坐标。在土建施工中已基本上抛掉了水准仪，今后估计只有在机电设备、金属结构安装时，有可能用到精密水准。
由于一般水利水电工程的施工范围不大且相对固定，利用已有的水准点进行GPS连测大地高程，求出符合本区域的拟合方程，然后将它编人GPS的定位程序之中，就可以在获得待定点平面坐标的同时，得到该点的正常高，可以大大的节省时间和经费，为利用GPS进行高程传递开阔了一条广阔的应用前景。
4 加强三峡工程施工中的计量监测
加强三峡工程施工中的计量监测，对土建工程量进行宏观控制，是中国三峡总公司领导决定成立业主测量中心的初衷之一，也是有关领导对社会主义市场经济时代如何规范市场行为、控制工程成本的重要决策。
经过几年的实践，不论已采取成立业主测量中心的模式(三峡工程、小湾工程和龙滩工程)，还是采取成立测量监理中心的模式(黄河小浪底工程、公伯峡工程)，加强计量监测都是要达到的主要目的之一。因为在计划经济年代，工程量的完成情况仅仅反映了工程的进展，与施工承建单位的经济利益并五十分密切的关系。然而，在市场经济的条件下，工程量完成情况不仅反映工程进度，而且与经济利益密切相关。工程量的结算是施工承包商赖以维持生产经营的基础，是监理工程师进行工程管理控制成本的有力杠杆，也是业主控制概算节约投资的关键一环。因此，正确科学的计量管理是上述各方共同关心的问题。为了做好计量监测，笔者认为：
(1)计量监测必须有一支能独立作战的队伍，配备相应的设备，可以自主采集数据和处理数据，那种人员很少、没有设备单靠“旁站”或审查施工单位的测量成果来控制工程量是难以达到控制工程量的目的。
(2)对于关键的测量成果要全面的校测，仅仅抽查很小的百分比(5％～10％)，是不能达到目的的。
(3)做好计量监测工作，要有主动性、预见性。事先要做好各种资料的收集整理工作。如果事先不收集资料，待到施工单位申报工程量资料时，施工场地已经改变，资料无法收集，自己没有占有资料，就不能审查别人的资料，怎能做好此项工作呢?
(4)做好计量监理工作，要持公正的立场，以拥有资料为依据，凭数据说话，既不能偏向甲方，也不能偏向乙方。
三峡工程是广大测量工作者大显身手的舞台。我们坚信，随着工程建设的进展和广大测绘工作者的共同努力，我们一定会将我国水利水电施工测量的技术提高到一个新的水平。
