珠港澳

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港珠澳大橋跨海測量

大橋總長35.6km，東西人工島以及6.7km的海底隧道及總長22.9km

的橋梁組成。

大橋涉及三大測控關鍵技術：1、主體工程高精度測量基準的建立與

維護技術；2、連續運行參考站系統建立與維護；3、測繪信息管理系統

建立與維護。

一、珠港澳大橋高精度測量基準的建立與維護珠港澳大橋工程測量基

準由首級控制網和在次基礎上逐級加密建成的首級加密網及一、二級施工

加密網組成。首級控制網自2008年建網至今，一年一次復測。

首級控制網集成了GNSS衛星定位、精密水準測量、高精度跨江三角

高程測量、現代重力場、精化似大地水準面與工程坐標系等技術方法。

1）首級gps平面控制網由14個首級gps控制點和3個GNSScors站

構成，共布設16個gps觀測墩，珠海8個，澳門2個，香港6個。并按

國家B級gps網精度施測，統一了港、珠、澳三地的坐標基準，基線精

度0.5ppm，點位精度2mm，2009年3月8日通過專家組驗收。

2）首級高程控制網由59個一等水準點和52個二等水準點構成。其

中，一等水準路線260km；二等水準路線100km。實施了多處跨海高程

傳遞測量（測距三角高程測量最大觀測距離極限3500，超過此距離需要

進行專項設計），項目共計12處跨海高程傳遞測量，獲得了高精度的高

程成果，統一了三地的高程基準，每千米偶然中誤差0.3mm，。

3）設計和建立了滿足主體工程建設要求的大橋工程坐標系統，研究

確立了工程坐標系統與WGS84、北京54、1983珠海坐標系、香港1980

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方格網及澳門坐標系之間精確的坐標轉換模型。

4）依據最新的地球重力場理論和方法（過渡曲面擬合法），建立了

高精度的大橋地區的局部重力似大地水準面，與gps水準聯合求解后，

獲得了高精度的似大地水準面成果精度：6mm。Gps擬合高程測量精度

2cm左右。

5）cors站建立與維護：大橋cors站由3個參考站、一個監測站和1

個數據中心組成。共有5個相關子系統構成。其提供兩種信號：1、

GPRS/CDMA網絡信號；2、傳統無線電信號，供rtk差分定位，精度水

平±2cm，高程優于±3cm級。2010年11月12日通過驗收投入運行。

系統先后用于主體工程勘察、島隧工程施工及海中試樁工程施工，系統運

行正常，精度可靠。HZMB-cors是我國首個獨立的基于VRS的工程

CORS，也是首個用于工程施工的跨境CORS。

二、國內首個工程測繪信息管理系統的建立。HZMB-SMIS信:息管理模

塊，查詢統計模塊，電子公務模塊，運算分析模塊，電子公務模塊。

三、關于勘測設計階段的首級控制網

項目特點：1、橋跨越海面極寬31.5km，橋位區域無島嶼可利

用，難以通視。2、橋位在國家坐標系投影帶的邊緣，投影長度和方向變

形較大。3、工程周期長，兩岸灘涂沉降明顯。

首級網根據大橋長度36km，綜合考慮采用B級網施測，首級網23

點組成，其中橋位區附近9個（包括兩岸的參考點），為滿足海上施工控

制測量的需要，每間隔1.8km，現行施工一個橋墩（共計21個優先墩）

以及B平臺的海上參考點共同構成了海上加密網。

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兩岸的高程聯測，采用一等水準由南岸經杭州國家一等水準點到北

岸，海中高程控制先采用gps擬合高程控制優先墩承臺施工，待優先墩

承臺全部建成以后，用對向觀測的三角高程導線進行高程貫通測量，用貫

通測量的成果修正優先墩gps擬合高程并用于后續高程控制。

3.1勘測設計階段首級控制網布測在勘測、設計階段，為了跨海橋梁

配套的道路工程、其他附屬工程能在一個統一的控制網下控制，為了摸清

橋位附近控制點的位移和沉降，為了研究橋位附近的大地水準面形態為正

確選擇gps高程擬合模型提供參考。首級網布測在橋位區周圍東西寬約

24km，南北長約48km跨越杭州灣的廣大地區，共23點組成，其中三

個點與國家控制網聯測，有兩個點與IGS站聯測，經數據處理分別給出了

54、wgs84和54工程65m高程坐標系坐標?？睖y、設計階段的首級網

于2001年11月完成，2002年11月進行復測，2003年10進行了第二

次復測。用三期的觀測成果進行了點位的穩定性分析，確定了橋位區內的

穩定點組，利用這些穩定點建立了大橋施工控制相對穩定的坐標框架，同

時研究了這些點的高程異常值分布規律，選定了橋位區最佳gps高程擬

合模型，建立了大橋控制網和國家坐標系的聯系。這樣，勘測設計階段的

首級網完成了使命。2004年6月根據這些成果，重新布測了范圍更小、

精度更高的gps首級控制網。為此，在原首級網中選擇了穩定點作為起

算點，選擇6個對大橋施工有直接作用的點（包括參考點在內），共九個

點組成新的首級大橋控制網，按B級施測。經平差，最弱點點位精度位

3mm，兩岸聯測邊長相對中誤差10-6。

四、獨立施工控制網54工程65m工程坐標系的建立經計算分析杭州

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灣跨海大橋投影長度變形達4.559m，方向投影變形達8”，這是施工

所不允許的。

通過首級網與國家控制網和IGS站聯測，經過多處測試，確定了

大橋的獨立施工坐標系，稱54工程65m高程坐標系坐標。

五、大橋相對穩定坐標框架的維護

由于大橋施工標段多，施工周期長，兩岸控制點沉降嚴重，點位

使用頻繁，易受施工干擾等?？刂菩枰M行定期和不定期復測，以

此對點的穩定性進行分析，以確定穩定點組，研究不穩定點的變形速

率，以確定復測周期，和在施工過程中確定對不穩定點位的改正

值。

六、cors站的建立和維護

功能：服務于各階段測繪工作和高精度的安全監測。

參考站與多個IGS站點聯測，采用ITRF97框架并按其速度場歸算

到本網平均歷元，得到精度為0.1m的參考站點ITRF97框架下的坐

標，保證了rtk的測量精度。

七、用rtk和gps打樁定位系統解決海上打樁定位問題

Gps打樁定位系統用安置在船體上的三臺gps接收機，測定打樁船

的實時位置和船體的實時姿態，用安置在船體上的多棱鏡激光測距儀

或攝影測量系統測定樁位相對于船體的位置，通過坐標轉換可以知道

樁體的大橋獨立坐標系下的三維實時位置和傾斜度，用計算機自動控

制樁體的貫入度。

八、海中高程控制和高程貫通測量

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8.1指導思想：低精度到高精度，分階段逐步優化

（1）、打鋼管樁的階段，rtk控制高程；

（2）在施工優先墩的承臺階段，承臺高程用gps高程擬合；

（3）墩身施工階段，對于施工進度快的單位，臨時采用三角高

程配合gps擬合高程法進行高程貫通測量，提供相當于三等水準成果

進行控制；

（4）用三角高程法進行三等水準精度的高程貫通測量，用其結果

修正配合法完成的貫通高程測量結果，墩身、非優先墩施工承臺和墩

身的施工高程用優先墩的高程進行控制。

（5）上部結構施工用二等水準高程貫通測量來控制。8.2測量機器

人三角高程法進行跨海高程貫通測量的實驗

用邊長1.8km左右的高精度三角高程測量代替跨海二、三等水準

測量，從嚴密的三角高程公式出發，分析了三角高程測量的系統誤

差，制定了適合海上作業的測量細則。

依據以上制定的測量細則進行了23跨跨海三角高程測量，最短跨

距320m，最長跨距1820m，平均1356m。由實測統計數據可知：每

個雙測回偶然中誤差3mm/km。按國家一、二等水準測量規范，跨河

水準的測繪數、限差及各測回互差，可估算每個雙測回每公里偶然中

誤差為5.65mm/km。由此機器人按細則測9~16個雙測回，可滿足二

等跨河水準的精度；測2~4個雙測回，可滿足三等跨河水準的精度。

大橋由測量機器人實測四個雙測回，23跨的跨海三角高程測量組

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成的31.52m長符合高程導線，其高程閉合差1mm，小于三等水準的

67mm，也小于二等水準的22mm限差。8.3海中gps高程擬合

精度要求：高程擬合精度需要到達3cm。經過大量的理論和實驗分

析，得到如下兩條重要結論：（1）、在大橋橋位區內，僅僅用南北

兩岸的高程公共點的水準高程和gps大地高，用多項式曲面擬合法或

過渡曲面擬合法，所求得的海中gps擬合高程的中誤差可達到

2.0cm。

（2）1.8km左右跨度的gps擬合高程差可達到三等水準測量高差

的精度。但是，擬合高程有一定的殘留的系統誤差，在附合高程路線

中會形成一定的積累，致使線路中間段的高程的高程精度較差。因

此，采用一種快速的復合高程貫通的方法，即部分采用三角高程測

量，部分采用擬合高差，這樣避免了誤差的積累，又能滿足施工進度

對貫通高程的急需。

（3）例如用大橋實測的12跨三角高程高差和10跨擬合高差的復

合高程貫通測量，所得的結果與三角高程貫通測量結果進行比較，控

制點的最大高程差別為1.8cm，絕大部分點高差分別在三等水準限差

范圍內，可用于墩身的控制。

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